在最初决定从事科学研究时，吴秀兰（Sau-Lan Wu）就为自己定下一个目标：一生中至少要为三个重大的物理学发现做出贡献。
而她，确实做到了。
○ 吴秀兰参与发现了粲夸克，胶子与希格斯粒子。| 图片来源：Thi My Lien Nguyen
第一次：粲夸克的发现
1974年11月11日，Burton Richter带领的斯坦福直线加速器中心（SLAC）团队，与丁肇中带领的布鲁克海文国家实验室（BNL）同时宣布发现了J/ψ介子。由于J/ψ介子是由一对粲夸克与反粲夸克组成，因此这也意味着粲夸克的发现。
回到1964年，科学家首次提出了夸克的概念，认为质子和中子由更基本的夸克组成。那个时候，粒子物理的标准模型还不像今天这样，不同部分如此完美地彼此吻合，而是充满着未知，没有人知道会发现什么。1974年11月，J/ψ介子的发现对粒子物理学产生了如此巨大的影响，因而被称为粒子物理学领域的“十一月革命”。
而就在当时的布鲁克海文国家实验室，从哈佛大学获得博士学位的吴秀兰，正跟随导师丁肇中做博士后研究，并参与了粲夸克的发现。这是她参与的第一个重要物理学发现。
○ 粒子物理标准模型。| 图片来源：Wikipedia
第二次：胶子的发现
1977年，吴秀兰刚刚成为威斯康辛大学麦迪逊分校的助理教授，试图参加正负电子对碰撞的实验项目。然而，在SLAC工作的同事拒绝了她。于是，她跑去德国的DESY，满心欢喜地准备加入朋友所在的JADE实验组，却再次被教授拒之门外。吴秀兰倍感失落，又去询问TASSO实验组的负责人Bjørn Wiik，这一次，她即刻被接受。
后来，JADE实验组的设备出现故障，1979年，TASSO实验组率先观测到了正负电子对碰撞产生的三束粒子流信号，确认了胶子的存在。
○ 两个上夸克（u）与一个下夸克（d）在胶子的“粘合”作用下组成质子的示意图。胶子是传递强作用力的载体（图中黄色的螺旋线），负责将夸克结合在一起，形成质子和中子。光子是传递电磁相互作用的粒子，胶子是继光子之后，人们发现的又一个传递相互作用的粒子。| 图片来源：Wikipedia
在发现胶子的过程中，吴秀兰不仅负责实验工作，也做了大量的理论计算，以确保观测胶子的实验信号准确无误，并能够迅速识别信号，因为那时候，粒子流作为观测信号的概念才提出不久，人们并不确定产生胶子的过程中会出现三束粒子流的信号。
○ 费恩曼图表示正负电子对（e）碰撞产生夸克（q）、反夸克与胶子（g）的过程。| 图片来源：Wikipedia
因为在发现胶子中的重要贡献，吴秀兰与合作者共同获得了1995年欧洲物理学会高能物理奖。
第三次：发现希格斯粒子
2012年6月25日下午3点，在欧洲核子研究中心（CERN）32号楼1楼的威斯康辛实验组走廊里传来了一阵骚动。吴秀兰的学生告诉她，他们发现希格斯粒子了。吴秀兰以为是开玩笑，所以大家走进办公室时，脸上都挂着微笑。当看到电脑上的希格斯信号时，大家不经意的微笑突然变成了狂喜，很快，欢呼声响彻整个威斯康辛走廊。
在公布发现后，吴秀兰和希格斯教授握了手，跟他说：“我已经找了你20多年了。”希格斯教授则回答说：“现在，你已经找到我了。” 作为ATLAS实验其中一个小组的负责人，为了寻找希格斯粒子，从1980年至2012年，吴秀兰花了32年。
○ 2012年，吴秀兰和ATLAS的同事正在庆祝希格斯粒子的发现。| 图片来源：Thi My Lien Nguyen
最近，在希格斯粒子与上夸克相互作用的实验中，吴秀兰带领的小组再次做出了重要贡献，在这一实验过程中，他们结合了过去五年的观测数据，利用最新的机器学习理论与统计方法，不断提高ATLAS探测器的性能。未来，他们还计划利用量子计算技术来提高数据分析水平。
然而，粒子物理的标准模型并不是描述自然的完备理论，例如，标准模型无法与广义相对论描述的引力场理论结合，也无法解释可能导致宇宙膨胀的暗能量，以及解释中微子振荡及其质量问题。
而吴秀兰也并没有停止探索的脚步，现在，她正在寻找暗物质留下的痕迹。
求学与科学研究之路
尽管取得了如此傲人的成就，吴秀兰的求学之路和学术生涯，实则饱含艰辛。
吴秀兰出生于日本占据时期的香港，还在母亲的的怀抱中时，就不时进出防空洞。她的父亲是香港著名的企业家，母亲是他的第六妾。在她很小的时候，父亲就遗弃了他们，母亲带着她和弟弟生活在贫民窟里。童年的遭遇使她下定决心，要做一个独立自主的人。
吴秀兰的母亲在中国的乡村长大，不识字，也从来没有工作过，却非常支持子女的教育，她竭尽全力将吴秀兰和弟弟从贫民窟学校转到教会学校。
直到十二岁时，吴秀兰才开始每周和父亲见面一次，每次两三个小时。当父亲发现她能心算三位数乘以三位数的乘法时，颇受触动。然而，当1959年吴秀兰高中毕业时，父亲不让她上大学。于是，吴秀兰暗暗地申请了50所美国大学，并申请全额奖学金以支持学业。然而，只有四所学院给了回复，前三所都拒绝了她。当她以为自己被整个美国拒绝的时候，瓦萨学院（Vassar College）接收了她，并提供全额奖学金。
当时在纽约的父亲碰巧参加了朋友的女儿——一位瓦萨学院学生的毕业典礼，他意识到瓦萨学院是一座非常有声望的学府，这才给女儿买了从香港到旧金山的船票，并给了她40美元零用钱。
○ 在瓦萨学院求学时期的吴秀兰。| 图片来源：Vassar.edu
瓦萨学院给了吴秀兰极大的支持：她毋需担心个人经济状况，因而可以完全集中精力学习；她被带领去参观大都会博物馆；学院安排一个夏天为她补习英文；她与其他八个外国学生被邀请到白宫与51届校友杰奎琳·肯尼迪（Jacqueline Kennedy）见面并会见国会议员。更重要的是，瓦萨学院培养了她的自信、毅力和恒心。
她原本想成为一个艺术家，然而，在读了居里夫人（Marie Curie）的传记后，她决定将自己的一生献给科学。
1963年，她以最优等生的身份从瓦萨学院毕业，被哈佛大学录取，并享受全额奖学金。同时录取她的还有加州大学伯克利分校、哥伦比亚大学与耶鲁大学。普林斯顿大学写信回复她说，对于女性，他们只接受本校教授的太太们。加州理工学院则回复说，他们没有女生宿舍，因而不会接受女性，除非她们“异常优秀”。
即使在哈佛，吴秀兰的学业仍然充满阻碍。男生会在男生宿舍一起做功课，女生则不被准许进入，而吴秀兰是物理系当年唯一的女性。在第一年年底，吴秀兰被授予硕士学位——这是女性被允许从哈佛拿到研究生学位的第一年，然而，当她和同学一起参加给毕业生的免费午餐时，一名保安要求她离开哈佛庭院，并说，一百年来没有女人被允许参加这个毕业典礼的午餐。
吴秀兰说，在哈佛时，Joan Baez的《We Shall Overcome》是她最喜欢的一首歌。
[url=]We Shall OvercomeJoan Baez - Carry It On[/url]
1962年和1963年，吴秀兰在布鲁克海文国家实验室工作，在那里，她遇到了自己未来的丈夫，哈佛大学的理论物理学家吴大峻（Tai Tsun Wu）。在70年代末，当她还是威斯康辛大学的助理教授时，丈夫与她探讨了是否生小孩的问题，考虑到如果这么做，那么她可能就不会获得终身教职，并且可能失去所有的科研经费，最终，他们不得不放弃生小孩。
○ 吴秀兰与丈夫的合照。| 图片来源：Thi My Lien Nguyen
如今，吴秀兰仍然辗转于日内瓦的CERN与麦迪逊两地之间，她说她之所以如此努力工作，是因为自己全身心热爱科学事业，并坦言丈夫比自己还要勤奋，她也鼓励丈夫勤奋工作。
她曾经做出决定，要将自己的一生奉献给科学，并为人类做出贡献。在几十年的人生中，她经历了生活和科学发现的喜悦。她说：“探寻可能是漫长的，也可能是艰难的。很多时候，它是既漫长又艰难的。当遇到障碍时，你跌倒，然后重新站起来...... 你要相信自己，要忠于自己的决心。”
参考资料
https://vq.vassar.edu/issues/2014/03/vassar-today/sau-lan-wu.html
https://vq.vassar.edu/issues/2003/03/beyond-vassar/charmed-life.html
http://wisconsin.cern.ch/wus/
https://www.quantamagazine.org/sau-lan-wus-three-major-physics-discoveries-and-counting-20180718/
发表于 2018-7-31 14:49
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