“双十一”他一夜无眠，终于……

1967年，丁肇中被挖到麻省理工学院任副教授，两年后升任教授。

1970年，丁肇中感觉，自己已将DESY的潜力挖掘殆尽，并且自己也好似被几年的高强度工作掏空，被诊断患上了神经衰弱，决定休一年的学术假，放空身心，陪伴家人，在轻松的状态下，规划下一步的工作。

休假结束后，1971年春，丁肇中满血归来。

当时，物理学界认为，所有的粒子都是由3种夸克组成。丁肇中希望搞清楚，为什么宇宙中只有3种夸克。他雄心勃勃地决定设计一个高灵敏探测器，但现实给他泼了一头冷水，他的研究计划项目书被欧洲核子研究中心拒绝，也被费米实验室否定了。他做了一年的说服，试图挽回他的项目，最终没能成功。

1972年1月，他向布鲁克海文国家实验室（Brookhaven National Laboratory，简称BNL）提出一个较“常规”的项目计划书，寻找质量更大的新粒子，这次获得了批准。

丁肇中的新项目意在研究质子与原子核碰撞中产生的粒子对——尤其是正负电子对，难度非常高，因为碰撞会产生强烈的“垃圾背景”——几十亿各种粒子，丁肇中要在其中找到寥寥几例正负电子对。

丁肇中拿着项目计划书寻找合作者，对方都摇头以对，表示抛开实验不谈，单单实验所要求的极端的精度就不可能达到。还有人说，加速器和探测器已经够昂贵了，丁肇中如此要求的精度是无谓地增加成本。有人还劝他放弃这种几乎没有希望的实验。丁肇中坚定地说，即使它是波士顿雨季里下落的一颗带颜色的雨滴，我也要把它找出来。

找不到合作者，丁肇中只得带领自己的团队单干。

布鲁克海文国家实验室(BNL)的交变梯度同步加速器鸟瞰图。丁肇中团队在该装置上发现了J粒子。| 图源：Flickr

丁肇中团队克服重重困难，到1974年7月中旬后，终于开始了正式实验。9月4日，第一阶段实验结束。实验进行的同时，数据分析工作同步开展中。

历史上，由于各种原因，比如计算机bug、个人偏见等，数据会给研究人员呈现虚假的结果，让人空欢喜一场，如果还将虚假结果当作重大发现报道出来，会导致声誉受损。当然，也有可能让人错失重大发现。

丁肇中一贯将团队一分为二，互不沟通，分别独立进行数据分析。

1974年9月10日，丁肇中让两个数据分析小组报告结果，貌似发现一个质量约为3GeV的新粒子，但不敢确定。这是不是计算机bug造成的假象？ 

丁肇中请求BNL尽快再给安排8周的加速器机时。他表示，自己的经费快用完了，急需一些有意义的结果去申请更多经费。BNL方面给了丁肇中团队6周的机时，其中3周安排在10月末和11月初。

进一步的实验进行之前，两个小组的数据分析依然在独立进行。他们细致检查计算机程序，确保没有bug，然后用各种不同的方法核验数据。

10月13日晚，丁肇中团队组会上，两个小组都确认，确实发现了一个新粒子，质量为3.1GeV。

丁肇中团队发现新粒子的数据图。在粒子碰撞实验中，粒子相互作用面积或碰撞产物的生成量对碰撞粒子能量作图，峰值称为共振峰，是某种粒子存在的证据。| 图源：The Hunting of The Quark。

10月20日，丁肇中和团队成员飞抵纽约，准备BNL新的实验。

里克特团队的论文被各种事情耽误了，直到10月，依然还没有完成。他们应该感谢这次耽搁。

梅尔文·施瓦茨（Melvin Schwartz，1932年11月2日—2006年8月28日，1988年诺贝尔奖得主）| 图源：Flickr

施瓦茨是个爱凑热闹的人，他马上去找到丁肇中：“丁，我听说你在3GeV附近找到一个尖锐的峰？”

丁肇中立即否认，连称没有啊，别瞎说。

施瓦茨说，我给你赌10美元，你在3GeV附近找到一个尖锐的峰。丁肇中说你赢了。丁肇中在办公室白板上钉上备忘贴纸：我欠施瓦茨10美元。

丁肇中继续要求组里成员做好保密工作，但是已经晚了，施瓦茨到处宣扬，丁肇中发现了奇怪的东西。

10月22日晚，丁肇中重启实验，验证他们的结果。通常的话，一两天就可搞定，只要看看新的数据是不是和旧的数据一致即可。丁肇中的团队忙活了一个星期。他们反复确认各种细节，就好像是第一次开机做这个实验一样。

丁肇中要求除了重复9月份的实验，还要求用几种新的方式收集数据。

10月末，数据分析完成，所发现的峰依旧在。

丁肇中的成员们兴奋不已，开始动手写论文初稿，多伊奇也多次打电话来，催促他们快速完成论文。丁肇中却要求大家稍安勿躁，继续收集和检验数据。

到了11月初，丁肇中团队已经确信他们发现了一个新粒子，丁肇中本人也没有任何怀疑了，他还专门打电话给自己的女儿，分享这一新发现。大家觉得，论文总该开始写了。丁肇中依然不让大家写。

丁肇中是个极端细致的人，容不得自己犯错。他以否定别人的实验而闻名，绝不能让自己成为被别人否定的人。

丁肇中认为，这个新粒子可能是一类新粒子，应该把同类粒子找全，之后再写论文。

丁肇中以前的实验都可通过现成的理论进行解释，然而这个新粒子暂时没有理论解释，这个事情让他困惑。

最后，丁肇中相信他的这一结果不会被人抢发，3.1GeV处的峰非常尖锐，其他加速器装置如果不特意在此处寻找，不可能发现这个峰。

丁肇中向前不久退休的同事魏斯科普夫教授展示了自己的发现，魏斯科普夫催促丁肇中尽快发表，不要再拖延了。

丁肇中这次听进去了。11月6日，他拜访《物理评论快报》期刊的主编George Trigg的办公室，咨询有没有可能绕过常规审稿程序快速发表。Trigg告诉他，可以的。

丁肇中返回后，让大家尽快写出论文。

里克特的团队做出的图，峰清晰可见。| 图源：The Hunting of The Quark

在斯坦福确认新粒子的那个周日的下午，丁肇中与BNL的一位粒子物理学家，Ted Kycia，正驱车去机场，前往斯坦福SLAC国家加速器实验室参加该实验室顾问委员会的会议。在车上，同行的Kycia问丁肇中，他的团队发现了一个新粒子，这个传言是不是真的。丁肇中斩钉截铁回答：假得不能更假，一无所获，啥也没发现。

周日晚上，有个人探头向丁肇中团队值班办公室张望，好像在找人。这个人顺便对大家说，听说没，斯坦福的实验室在3.1Gev处发现一个共振峰，正开香槟庆祝呢。然后就走了，留下全办公室的人震惊不已，面面相觑，有人甚至留下泪水。

此时，丁肇中正在3万英尺高空的航班里看报纸。博士后吴秀兰（Sau-Lan Wu）马上给航空公司打电话，让乘客丁肇中落地之后，立即在机场回电话。

丁肇中与里克特。| 图源：SLAC国家加速器实验室

丁肇中马上跟里克特打招呼，并说：“我新发现了一些有趣的物理想告诉你。”里克特说：“我也新发现了一些有趣的物理想告诉你。”

二人把结果展开一看，竟然做出了同一个发现。

里克特从办公室出来之后，马上给Schwitter打电话，告诉他，丁肇中的团队也做出了他们的发现。Schwitter说，这个事情欧洲的朋友已经打电话告诉自己了。

SLAC顾问委员会的会议第一项议程，斯坦福方面正式宣布了他们新发现的粒子。丁肇中坐在会议室的后排，马上站起来说，自己的团队也独立做出了同样的发现。Schwitter回忆说，丁肇中面色苍白，说话结结巴巴，与他一贯自信、严厉的气质大相径庭。

中午，斯坦福的Schwitter就新发现的粒子做了正式的学术报告。报告厅里挤满了人，除了物理学家之外，还有实验室技术人员、秘书、保安、保洁等，都来见证历史。Schwitter看到这种情形，没有做传统的学术报告，而是即兴做了个科普报告。

Schwitter发言之后，丁肇中站起来——此时，他已恢复了镇定和往日风采，简明扼要地介绍了自己团队的发现。

会议室中所有人度过了一个难忘的时刻，见证了一个粒子两个发现的神奇事件。

丁肇中翘掉了剩余的会议议程，他在斯坦福SLAC找到一个空办公室，修改、定稿他们的论文。他给新发现的粒子命名为J粒子。

丁肇中连夜飞回了波士顿，次日——周二——下午，他恰赶在物理评论编辑部下班之前，亲自将论文打印稿送到。丁肇中知道，竞争对手的论文会在周三寄到编辑部。

丁肇中将论文送到之后，长出一口气，一番辛苦没有白费，自己的优先权，稳了。

《物理评论快报》却迟迟没有将论文发表出来。每过去一天，就有更多的物理学家知道这件事情。压力来到了《纽约时报》，因为他家的科学记者Walter Sullivan拥有他家该新闻的首发报道权。

这个新发现的J/ψ粒子为什么令人兴奋？丁肇中为什么为保住优先权而不眠不休？

这个粒子太特别了。丁肇中和里克特在联合记者会上说：“这个新粒子与已知的粒子都不同，一定有某种新结构。”

J/ψ粒子特别在哪里呢？

J/ψ粒子的寿命为 7*10^-21秒。这个寿命在粒子物理学家看来非常长，是同类典型粒子寿命的1千倍。你要是在生活中遇见一个寿命达到1万年的人，吃惊不吃惊？

J/ψ粒子的质量比较大，是质子质量的3倍。一般说来，粒子质量越大，衰变的可能方式越大，寿命也就越短，而J/ψ粒子为何不遵守这种规律？

一定有什么东西抑制了它的衰变。物理学家知道，这意味着物质世界存在一种新的守恒量。

这个守恒量是什么？J/ψ粒子到底是个什么样的粒子？全世界的理论粒子物理学家行动起来，几乎每个人都提出一个想法。这一火热朝天的景象，久违了。

随着理论理解的深入，J/ψ粒子的意义逐渐清晰起来，帮助验证和完善了夸克模型。实际上，c夸克与反c夸克共同组成了J/ψ介子。

“在这个发现之前，物理学家认为夸克只有三类。因为三类夸克（上、下、奇异）可以解释当时存在的大多数物理现象。这个发现之后，夸克种类增加到了四类，后来又发现了第五类（下），接着又发现了第六类（上）。”丁肇中后来接受采访时表示。

J/ψ粒子发现之前，粒子物理基本是实验引导的。自此之后，粒子物理学的发展很大程度上由理论引导。J/ψ粒子的发现正是这一转变过渡期的一项重要发现。

“这一发现意味着我们对物理学的理解完全不完整。必须建立新的模型。这就是我获得诺贝尔奖的原因——主要是因为 J 粒子改变了物理学的基本概念。”丁肇中在2018年接受采访时解释说。

J/ψ粒子的发现被誉为粒子物理学的十一月革命，可谓实至名归。