為了籌錢治病，他拍賣了諾獎獎牌

知識 10-17

萊昂·萊德曼的一生彷彿代表了美國夢的兩面：他出生在一個移民家庭，憑藉努力成長為世界聞名的物理學家，晚年卻為了支付高昂的醫療費用，不得不拍賣自己的獎牌。

撰文戚譯引

萊昂·萊德曼（Leon Lederman）| 圖片來源：AP

在今年的諾貝爾獎頒獎季，新晉諾獎得主們接受鮮花和掌聲的時刻，另一位諾獎得主卻在貧困中悄然離開了這個世界，他就是萊昂·萊德曼（Leon Lederman）。

萊德曼因為中微子相關研究分享了 1988 年的諾貝爾物理學獎，他參與設計的製造和探測中微子的方法為後續的無數研究打下了基礎。他還提議將希格斯玻色子更名為「上帝粒子」，這個提議雖然沒被學界採納，卻在公眾中流行開來。

這樣一個蜚聲世界的學者，最終卻為了支付醫療費用，拍賣了自己的獎牌。當時他告訴媒體，獎牌已經在他家放得太久了；直到最近他去世之後，人們才知道他拍賣獎牌的真實原因。

無法探測的粒子

1922 年，萊昂·萊德曼出生在一個烏克蘭猶太裔移民家庭，父親經營一家洗衣店。他在紐約布朗克斯區南部長大，那時正是禁酒令期間，當地幫派橫行，私酒販子也非常活躍。

正是在這樣的環境下，萊德曼考進了紐約市立大學（City College of New York），後來又在哥倫比亞大學取得了粒子物理學博士學位。畢業之後，萊德曼留校任教，並專註研究弱相互作用，也就是放射性衰變背後的機制。

年輕時的萊德曼。| 圖片來源：AIP Emilio Segrè Visual Archives

打開這個領域最關鍵的「鑰匙」就是中微子，因為它只能感知弱相互作用和引力，無法感知強相互作用（即將原子核中的質子和中子結合在一起的力）。但是，中微子又常常被稱為「幽靈粒子」，它們質量幾乎為零，不帶電荷，以光速（或接近光速）運動，能穿過一切物體。太陽中的核反應會源源不斷地釋放出中微子，人體上一平方厘米的皮膚每秒鐘都會接收到數十億個中微子，晝夜不息，卻不留下任何痕迹。

中微子的概念最初由沃夫爾岡·泡利（Wolfgang Pauli）在 1930 年提出，後來他對同事說：「我幹了一件糟糕的事，我提出了一種無法探測的粒子。」

六秒鐘「捕捉幽靈」

在當時，科學家已經能夠用加速器使電子、質子和中子加速到較低的能量。萊德曼和同事梅爾文·施瓦茨（Melvin Schwartz）、傑克·斯坦恩伯格（Jack Steinberger）希望能對中微子束進行加速，他們花了兩年時間，設計了一個實驗。

左起：萊德曼、施瓦茨、斯坦恩伯格。| 圖片來源：nobelprize.org

要想讓中微子和其他粒子發生反應，就需要設法讓它具備更高的能量，同時使用密度更大的中微子束，從而增加反應發生的概率。因此，實驗的第一步就是製造一束高能中微子。質子被加速到 15 GeV 能量（1 GeV = 109eV），然後撞擊鈹靶，每次撞擊都會產生多個粒子，主要是 π 介子；π 介子發生衰變產生 μ 子和中微子，隨後這些粒子穿過 13 米厚的鋼盾，其餘的粒子都會被攔截，只有中微子倖存。

接下來要做的就是探測中微子。倖存的中微子進入火花室，90 塊厚一英寸（約合 2.54 厘米）的鋁板在這裡依次排開，鋁板的間隙中充滿氖氣。當反應發生的時候，火花室被加上極高的電壓，當中微子產生的帶電粒子（μ 子或電子）經過的時候就會發生放電，因此可以用相機拍下粒子在探測器中的軌跡。

實驗示意圖。上方為質子加速器（proton accelerator），左上角為鈹靶（target），π 介子束（pi-meson beam）向右下角運動，運動過程中產生 μ 子和中微子。粒子束被鋼盾（steel shield）「過濾」，剩餘的中微子進入探測器，即火花室（dector-spark chamber）。圖片基於《科學美國人》1963 年 3 月刊的一幅插圖創作。| 圖片來源：nobelprize.org

1962 年，按照萊德曼等人的設計，這項實驗在位於長島的布魯克海文加速器「交變梯度同步加速器」（Alternating Gradient Synchrotron，簡稱 AGS）進行。在八個月的實驗期間，研究團隊花了 25 天收集數據。由於每次加速實驗僅僅持續 3 微秒，整個實驗期間探測器實際運行的時間總共只有 6 秒。

在這 6 秒鐘里，研究團隊觀察到了 51 次中微子產生的 μ 子。

這次實驗表明至少存在兩種中微子，並揭示了中微子和其他輕子之間的關係。在此之前，科學家只知道中微子伴隨電子產生，後來這類中微子被更名為電子中微子。以此類推，在這次實驗中發現的中微子和 μ 子相伴，被稱為 μ 子中微子；和 τ 子相伴的就叫做 τ 子中微子。

不僅如此，實驗還表明這種製造和探測中微子束的辦法是可行的，這為後來的弱相互作用研究打開了大門。萊德曼、施瓦茨和斯坦恩伯格因為這項實驗獲得了 1988 年的諾貝爾物理學獎；到 2015 年，又有兩位科學家因為中微子研究獲得諾獎。

拍賣獎牌

萊德曼用獎金購置了一座鄉間小木屋用於度假，退休後便在那裡長住下來。那時他已經 89 歲高齡，不僅在學術上功成名就，為科普和教育也作了不少貢獻。擔任費米實驗室主管期間，他組織中學生免費參觀實驗室、聽講座，這一活動被保留至今；他還曾經在紐約的街角擺了一個小攤，回答公眾的提問。

1988 年，擔任費米實驗室主管的萊德曼。| 圖片來源：Wiki Commons

退休四年後，萊德曼卻宣布了一個出人意料的決定：拍賣獎牌。

諾貝爾獎被視為科學界的無上榮譽，獎牌的價值遠非金錢可以替代。歷史上只有兩位諾獎得主在生前拍賣了自己的獎牌，另一位是詹姆斯·沃森（James Watson），DNA 雙螺旋結構的共同發現者。沃森因為發表種族歧視言論丟掉了工作，晚年陷入經濟危機。

萊德曼告訴美聯社：「這塊獎牌已經在架子上待了二十年了，我決定賣掉它。這看起來是件符合邏輯的事情吧。」而他的妻子接受《衛報》採訪時說，萊德曼希望這次拍賣能引發人們對物理學的關注。

這對夫妻當時並未透露真正的苦衷：他們缺錢。

自從 2011 年起，萊德曼出現了記憶喪失的癥狀，不久後退休。出現認知障礙的老年人需要長期的看護，然而在美國，大部分老年人使用的聯邦醫療保險（Medicare）並不覆蓋這方面的費用。實際上，美國的醫療費用長期高居世界前列。根據 Vox 的統計數據，在美國住院一天的費用平均是 5220 美元，在養老院住一個房間平均每月要花 7698 美元。

萊德曼的獎牌拍出了 76500 美元。按前面的數據，這筆錢也就只夠他在養老院生活十個月。

今年 10 月 3 日，萊德曼在一家看護機構去世，享年 96 歲。美聯社率先發布訃告，並透露了他拍賣獎牌的真實原因。在美聯社的推特下面，一條評論得到了近五千人的支持：

「這就是美國夢啊，得一個諾獎，然後為了看病賣掉它。」

參考資料：

1. https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1988/summary/

2. https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1988/9557-the-hunt-for-the-muon-neutrino/

3. https://www.apnews.com/9b5d3d178b3140318e3801dca910a140

4. https://www.vox.com/health-care/2018/10/4/17936626/leon-lederman-nobel-prize-medical-bills

5. https://twitter.com/APWestRegion/status/1047632131063726080

6. 中微子通向未知領域，馬丁·赫希等，《環球科學》2013 年 4 月號

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