此后,他多次应邀归国访问,非常关心中国核物理和高能物理的发展,关心北京正负电子对撞机的研制计划,为中美科学合作做出了积极的特殊的贡献。

1956年7月,张文裕、王承书夫妇以新中国参加国际会议首批科学家的身份,赴日内瓦出席第一次西欧核子研究中心高能加速器和π介子物理讨论会。此时的袁家骝先生也在这里访问,他们的相聚再一次加深了中外科学家之间的了解和联系。袁家骝先生后来动情地给朋友的信中表示:“这是我们三个人一次幸福的团聚。听到中国发生的变化,了解到我们共同的朋友在祖国的一些消息,我感到非常地高兴。我相信,这一机会可能标志着西方科学家和新中国科学家之间的第一次直接接触。”

袁家骝先生于1972年荣获古根海姆奖金。

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涉及高能物理、高能加速器和粒子探测系统、宇宙线、无线电定向探测、调频雷达系统等。他第一个证明了地球上空中子不是来自太空,而是初级宇宙线在大气中产生的次级粒子。

第三天,卢鹤绂院士在上海锦江饭店11楼主持袁家骝、吴健雄夫妇座谈会。通过与国内科学家广泛地接触,袁家骝先生加深了对新中国的了解。他回到西欧核子研究中心后,马上向该所所长提出了向中国提供核物理研究的设备的建议。第二年,经过他的不懈努力,一批核物理实验设备得到批准后运至中国原子能研究所。由此,正式揭开了西欧与中国在核物理、高能物理研究领域广泛合作的序幕。

1、早年研究无线电技术和原理,在超高频无线电测向和自导装置的最佳航线诸方面,取得了可喜的成就。2、在美国普林斯顿大学工作期间,主要从事宇宙线中的中子来源研究。当时,人们普遍认为:宇宙线中的中子是来源于宇宙空间,其依据仅仅是探空的气球所获得的数据显示上升3万米的高空,中子的密度还能够增加。而中子实际的寿命只有半小时。如此看来,发生了明显的矛盾。袁家骝先生和Ladenburg提出了质疑,详细地审查了探空的实验结果,大胆地认为其中可能存在问题。他们指出:高空的大气稀薄,探测器和高压电源相连,在低气压下必然产生火花放电,导致出现了中子信号的假象。他们将中子探测器和高压装置全部充气密封,彻底避免火花放电。同时,用气球、飞机和设计性能优异的遥测和接受系统进行探空研究,测量大气中慢中子的分布,测量各个高度的中子的绝对强度,研究宇宙辐射中的中子生成率和绝对中子强度随高度的分布,结果发现:升至1.5千米时,中子密度达到峰值;再提升至3万米时,中子的数量减少到原来的十分之一。经过三年的艰苦努力,他们的结论是:宇宙线中的中子是在地球的大气层中产生的,地球上空的中子是初级宇宙线在大气中产生的次级粒子。这就彻底地推翻了中子来自宇宙空间的错误论断。

3、在美国布鲁克海文国家实验室工作期间,参与当时世界上能量最高的3GeV高能质子加速器的筹建工作,并负责设计和建造高频系统。同时,他先后进行了粒子探测器、高能加速器和高能物理等方面的研究。他应用闪烁计数器描迹仪采集了数据,研究用闪烁探测器确定了粒子的位置,探讨固态探测器在高能物理研究中的应用诸方面,都做出了突出的成就。

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上世纪30年代初,袁家骝先生和中国着名的物理学家张文裕先生在燕京大学是要好的同学,俩人先后赴美国留学。二战结束后,袁家骝先生在美国普林斯顿从事研究工作,而张文裕先生也在那里任职,两人都进行有关宇宙线方面的前沿实验。后来,张文裕先生在包括英国导师考克饶夫在内等人的帮助下于1956年回到中国,参加振兴祖国科学事业的工作。

1942年5月30日,他与将满30岁的吴健雄小姐结婚。婚礼由加利福尼亚理工学院院长、诺贝尔物理学奖获得者密立根教授及其夫人主持,并在密立根院长的花园进行。婚后的9月19日,吴健雄给最好的女友通信说:“在三个月共同生活中,我对他了解得更为透彻。他在沉重工作中显现的奉献和爱,赢得我的尊敬和仰慕。我们狂热地相爱着。”从此,他们相伴了长达半个多世纪,一直到吴健雄1997年去世。

中国科学院院士、南京大学教授冯端先生评价袁家骝先生和吴健雄女士:他们具有“第一流实验物理学家所具备的难能可贵的素质;对于物理学有深刻的理解和高度的洞察力,从而设计出精巧的实验使大自然俯首贴耳,泄露它的天机;又能巧于动手、敏于实验,将头脑中蓝图变为实验室中的设备装置;能与合作者融洽相处,最大限度地调动他们为共同事业奋斗的积极性;更有锲而不舍的精神,克服前进道路上的重重障碍和困难,决不半途而废;再加上以谨严的治学态度来对待每一项实验结果,使之颠扑不破,经得起多方面的考验。”也许正是如此,袁家骝先生像吴健雄先生一样,在科学领域里做出了鲜为人知的显赫贡献。他研究的领域非常广泛,涉及到无线电定向探测器、宇宙射线、高能物理、高能加速器和粒子探测系统等。归纳起来,主要有以下几个方面:

1977年10月7日,卢鹤绂院士以老同学、老朋友的身份出席上午在锦江饭店宴请吴健雄、袁家骝及其儿子和儿媳Lucy的招待会;下午送吴健雄全家去虹桥机场。两人就科学与合作问题进行了广泛地探讨。1979年,袁家骝先生作为美方正式成员参加了在北京举行的第一次中美高能物理会谈。

1949年在布鲁克黑文国立实验室负责设计并建造了国际上第一个特殊高频系统,

袁家骝先生先后任加利福尼亚理工学院研究员,美国无线电公司研究实验室研究员,普林斯顿大学研究员,布鲁克海文国立实验室高级研究员、顾问,还受聘为欧洲、法国、前苏联和中国的研究所和大学客座教授、名誉教授和学术委员会委员。他曾当选台湾中央研究院院士,被聘为台湾同步辐射研究中心董事长主席。

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1972年11月6日,他陪同中国科学家代表团西欧核子研究中心,从而成为新中国建立后代表西方与中国物理学家直接接触的第一人。

1972年11月6日,中国科学家和工程师代表团到达瑞士,参观在BASLE举行的核设备及器械展览会。说来也巧,袁家骝先生也在那里访问。他怀着强烈的爱国精神,千方百计去找关系,终于获得陪同中国代表团参观西欧核子研究中心的机会。4天后,袁家骝先生以西欧核子研究中心代表的身份,高兴地出席了中国驻瑞士大使举行的招待会。席间,他与中国大使和代表团团长、清华大学副校长张维教授进行了推心置腹地长谈。11月13日,袁家骝先生给西欧核子研究中心副所长写信,告诉他中国大使陈先生与张维教授特别热诚与友好,还说自己代表西欧核子研究中心欢迎中国科学家来此访问交流,参观或合作一段时间。陈大使和张教授对此极为称赞,表示将他们的友好邀请转告中国政府。

4、被称为他一生最重要的贡献,是在高能物理领域的研究。他从事正负π介子、正负K介子的生成及能谱测量,不同高能条件下的p-p、p-p、π-p、π-p、K-p、K-p反应截面、散射截面及总截面的测定等实验研究。科学史上承认袁家骝先生是最早用π-p散射证明了π介子和质子有共振现象的科学家。上世纪60年代,他用X射线穿越辐射探测超高能粒子,成功地研究了相对论性带电粒子产生的穿越辐射X射线总能量与粒子的能量成正比。他在研究过热超导颗粒的穿越辐射效应时,改进了穿越辐射探测器。正如冯端先生所言,我们怀着喜悦和欣慰的心情在评说以上卓越不朽成就的同时,透过这些它们所留下的历史轨迹,“看到了后面站着的人”——那就是永垂不朽的袁家骝先生!

1973年,袁家骝先生应邀访问中国,受到了周恩来总理等国家领导人的亲切接见。同年9月28日,中国着名的物理学家卢鹤绂院士在上海复旦大学接待当年燕京大学校友袁家骝先生和夫人吴健雄教授,晚上在上海大厅出席宴会。第二天,卢鹤绂院士在上海科学会堂主持袁家骝、吴健雄夫妇的学术演讲会。

1953年这台当时全世界能量最高的质子加速器运转成功。他是最早将电子学运用于高能粒子探测的一批物理学家之一,还是早期运用闪烁计数器描迹仪和用自动化方法收集数据较有成效的研究人员
。编着有
《物质的本性:高能物理学的目的》和《实验物理学方法·原子核物理》等。

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