9、中微子的由来，泡利、费米语言中微子在线免费阅读

上期咱们介绍了正电子的发现的过程，其实从正电子开始啊，这基本粒子的探索就已经是进入到中期了啊，那前期是前期就是光子、电子、质子、中子啊，就这么四个基本粒子，人们觉得挺好了，
不过一系列问题的出现。这个物理学家才发现的基本粒子这个事儿远远没有那么简单，就比如咱们之前挖的这个坑啊，原子核里边儿它没有电子，那他怎么就能够放射出这个高能电子束呢？还有经过测算，原子核的大小特别的小啊，它的直径大概是10^-15m至106-14m之间啊，这是个什么概念？我们知道原子它就已经很小了，对吧？原子核的体积呀只有原子的千亿分之一。就是咱们之前说的这原子内部大部分都是中空的，但是这具体测算你这也太空了呀，几千亿分之1，最主要的是就这么小一个盒儿，它却集中了这个原子质量的99.96%，你这就导致原子核的密度极大呀。能够达到每立方米10^17千克，也就是说啊，假如这有1m³,这1m³之内啊，如果全都是原子核的话，那这1m³的质量就将达到100万亿吨，那问题就来了，你说是什么力量啊？能够使质子和中子都老老实实的就在这么小的地方待着呢，它俩怎么就不像电子一样说满街跑？这个问题呀，咱们先留个悬念，先别着急啊，咱们先看第一个问题，咱们的射线高能电子束它是怎么来的？自从天然放射性被发现之后，你的很多人就研究这个事儿，卢瑟福就是代表啊，这阿尔法贝塔就是他给起的名嘛，1914年的时候，卢瑟福的学生查德威克就是发现中子这位啊，他发现一个情况可以产生贝塔粒子，就是当一个元素的原子核它发生了衰变的时候，它就可以变成一个新元素的这个原子核，然后再加上贝塔粒子。这个情况我们听起来很好理解，但是有一个事儿他不太好理解啊，就是查德威克他测量之后发现前后的能量不守恒啊。你看啊，正常来说原来的粒子假设是和A衰变之后呢变成了B和贝塔粒子，那根据能量守恒，这A的能量它就应该等于B的能量加上贝塔粒子的能量啊，这不就是初中生都明白的能量守恒吗？结果却发现了这贝塔粒子的能量要比预计的要少那么一丢丢，说白了啊，衰变之后它有一部分能量啊不翼而飞了，这件事儿在当时被称作是能量失窃案。也是轰动一时啊，到了1930年，这波尔给出了一个解释，波尔当时已经是大佬了，就正值这个量子力学蓬勃发展的时候啊，而且你想啊，这波儿连量子力学就是这么超前的思想啊，他都能接受，他还有啥接受不了？所以不是在1930年给出的解释，就是衰变中的能量就是不一定守恒的啊，他只是在统计意义上守恒，啥叫统计意义？说白了啊，就你多次实验它是守恒，你做一次实验啊，那不一定守恒。你看波尔的这个想法还挺够新奇的吧，这波尔的一个徒弟啊，他就不太同意老师的看，是吧？就是号称敢怼天怼地的泡利，泡利心里是这么琢磨的，说你就因为一个贝塔衰变，啊，就抛弃了用了几百年的能量守恒，这不值得啊，你想让能量守恒也有办法可解决，丢失的这部分能量，你用一个中性粒子给它补回来呗，啥意思呢，泡利说贝塔衰变过程当中会额外产生一个新粒子，首先那为了保证让它这个电荷守恒，它就不能带电，然后呢它的能量啊刚好等于丢失的那部分能量，只不过这粒子你看不见，这不就能量守恒了吗？为啥看不见？因为根据这个丢失的那部分能量，你再加上爱因斯坦的质能方程方程，大概一测算，这个例子的质量要比电子还要小很多，那咋看呢？泡利就觉得这种想法你要比抛弃能量守恒付出的代价要小，不过即便是泡利他也不敢把这个想法说公开发表出去，因为之前咱们说过那个时候你想要预言一个新粒子，一般人是没有这勇气的，你再说泡利预言的这个粒子就在当时他自己看来，那也是人类根本就无法探测的呀，你这不就等于没说吗？所以当时泡利只是和别人说说自己这个想法他也没发表，他还调侃狄拉克呢，他说你看我觉得我就比你迪拉克聪明啊，你看我都没好意思发表，他还发表说自己预言了一个反电子，结果没成想这狄拉克预言的正电子啊，真就在1932年被发现了。别人就去鼓励泡利，说你这个也发表吧，你万一要是能找到呢，于是泡利犹犹豫豫把自己的这个假说给发表了出去。发表之后还有点后悔，这当天晚上大半夜去找了一个天文学的朋友去喝酒，还说我今天呢，哎呀，做了一个很糟糕的事情，我觉得我做了一个理论物理学家不应该做的事儿。然后朋友就问他说咋的了呀？泡利说我提出了一人类在实验上永远也检测不到的东西，他还挺愁啊，泡利原来是把自己假想的这个中性粒子叫做中子啊，后来1932年这真正的中子被发现了，人们就把泡利预言的这个例子称作是小中子，因为它小啊，后来是费米说这个小中子也不好听啊，那就叫中微子吧，因为质量微不足道嘛，这就是中微子由来。说到费米，费米在1933年的时候，他在泡利的基础之上也提出了一个理论啊，就叫贝塔衰变理论。这个理论更加本质啊，你看啊，1933年的时候，这个中子和正电子都已经被发现了，人们知道这原子核里边儿有质子和中子，费米就说了贝塔射线并不是原来就在这个原子核里的，就是说原子核里边儿没有电子，那贝塔射线它咋来的呢？费米说原子核里边儿的质子和中子可以相互转化，看你一个中子它可以变成一个质子。然后呢放出一个电子再加上一个中微子，反过来可以呀，在能量有力的情况下，质子也可以变成中子，但是呢放出来的啊就是一个正电子，再加上一个中微子，完美，就这么两个等式，这几乎把当时发现的所有的基本粒子和预言当中的中微子都写进去了。而且左右两边电荷能量全部守恒，这就像是对对的一样，就绝对太工整，不过历史总是充满坎坷，我们现在看起来是多么好的理论啊，那在当时也是饱受争议，最大的争议是中微子。当时几位大佬波尔、狄拉克啊，这狄拉克还是向着波尔说话的啊，然后维格纳，这是1963年的诺贝尔物理学奖得主啊，还有很多人都公开反对这个中微子，最搞笑的是1936年啊，美国有一个实验物理学家叫做克兰，他说自己证明了这波尔对的，那贝塔衰变中的能量啊，就是统计守恒的，你单次他就不一定守恒。那狄拉克听说之后就高兴坏了，赶紧写了一篇论文啊，叫做能量守恒在原子过程中成立吗？然后在这个论文里边儿公开反对泡利的中微子假说和费米的这个贝塔衰变理论，也不管是不是自己师哥了，还说呢说为了维护这个能量守恒，捏造人类根本看不见的粒子是不对的啊，巴拉巴拉巴拉。搞笑在哪儿呢？克兰的的论文刚发表没多久就被证明他说的不对，是错的，你看又是一场闹剧。但是话又说回来啊，泡利和费米预言的这个中微子也确实是挺难为人，因为你预言这东西太小了，你用当时的这个技术手段根本就探测不到啊，所以一直到了1956年才算是发现了中微子的影。而且后来又发现这东西还不止一种，有三种，这三种加起来的质量也仅有电子百万分之一。难怪这么难的探测啊，一直到2015年的诺贝尔物理学奖，还和中维兹有关的。所以关于寻找中微子的故事又是一段很长很精彩的故事，呃，咱们之后单独再聊，那今天就先聊到这儿，下期见，拜拜。

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