12、介子发现过程在线免费阅读

1935年汤川秀树根据交换力的概念，他设想核力就是强相互作用啊，他当中呢应该也有一个作为交换的粒子-介子。大致一估算这个新粒子的质量啊要比电子大，比质子要小，大约是电子的200倍左右啊，那之后的剧情啊估计你已经就猜出来了，就是先受到大佬们的反对，然后突然冒出来一个人说找到介子了，故事圆满结束，不过真实情况啊，寻找介子的故事要比我们预想的剧情更精彩一些，首先的确是受到了反对。那个时候啊，就人们为啥不喜欢说预言新粒子呢？其实某种程度上也算是人类的本性。就是谁都不喜欢未知，如果能用现有理论解决那是最好的，那如果不能够解决，然后预言一个新粒子或者是新理论，这都代表着我们对这个世界的本质了解的还远远不够，所以即便是量子力学的开山鼻祖波尔，他也希望就是如果现在的这个理论啊能够描述整个宇宙，那该多好啊，1937年的4月份，哎，波尔领着妻子去访问日本的时候，这波尔就直接问汤川秀树说难道你希望有新粒子吗？内心的潜台词就是反正我是不希望啊，但是真理有的时候还真就需要那么一点儿任性和坚持。汤川刚预言之后，那肯定是想把论文发表出去呀，于是他就把论文寄给了当时美国的物理评论，那个时候物理评论的审稿人是谁呢？就是原子弹之父奥本海默，

奥本海默也不希望有新粒子，所以他就一直把汤川的论文给压着没发表，那这个事儿就一直拖到了1936年，美国这边儿确实有人发现了一种粒子，之前没见过，它的质量呢，也刚好是电子的两百多倍，谁呢？就是发现正电子的安德森，密立根的学生啊。还记得这位吧，安德森当时已经是助理教授了啊，他有一天和他的一个助手叫做尼德迈耶，他俩就在这个实验室里边儿观察磁云室里边儿粒子轨迹的照片儿，有一天啊就发现有一个轨迹啊，嗯，长得不太一样，所以在1937年他们就写了一篇论文，结论就是要么就是现在的理论不对，要么就是存在新粒子。为啥说有可能理论不对呢？哎，因为这个粒子的能量特别大，速度快，那这就像是啊我们处理运动问题。你低速的时候，牛顿方程管用，高速就不行了，那就得用爱因斯坦的那套相对论了，所以在粒子能量高的时候，有可能这个量子电动力学他就不管用了呀，有人就真这么怀疑的啊，奥本海默就是其中一位，他就说说安德森他们观察到的新粒子，那就是理论的局限性导致的。也没有啥新粒子，结果在1937年啊，汤川秀树他就看到了安德森的他们的论文，他肯定不能觉得说是理论有问题呀，这就是我预言的介子嘛，老高兴了，很快就在日本国内发表了一篇论文。说美国的安德森，人家已经发现我预言的这个新粒子了，他还把宇宙射线当中的这个介子称作是宇宙介子，开心。心想着美国不通过我论文，，你看这回实验验证了吗？我还不往你那儿寄了呢，我这回寄到英国去，他就把这个新论文寄给了英国的自然杂志。结果几天之后来信儿了，英国这边儿也找各种理由给他退回来了，空欢喜一场不过各方大佬慢慢的意识到汤川所说的这个介子啊，他也有可能真的就存在呀。澳本海默就逐渐的转变了自己的态度，他还公开承认，说我这回承认汤川秀树的这个看法了啊，不过到了1939年二战就开始了，欧洲这边儿就开始忙着打仗了，介子这个事儿就一拖再拖，另一伙人没闲着，那就是汤川秀树日本这边儿。他是急着要验证这个宇宙介子到底是不是他预言的介子，所以在1939年啊，汤川就进一步研究发现不对呀。有两个事儿不对，第一个他语言的介子，根据这个理论值计算出来的寿命应该是十的负八次方秒左右，但是这个所谓的宇宙介子的寿命呢大概是10的负六次方秒，您可别小看这两个这么小的数量级啊，有的时候真理就在细节当中。第二个这个宇宙介子啊，它和物质间的作用十分微弱，那就并不能提供核力作用啊，那核力多强啊？你看预言这个介子就是为了找到一个能够作为核力交换的粒子吗，总之这个种种迹象表明它更像是一个电子，一个大电子，最主要的是他还真能衰变成电子啊，当这宇宙介子摄入到一个物体之后啊，它就会变成一个电子，然后放出两个中微子。当时人们就把这种情况称作是“介子佯谬”，就是说介子的理论和实验他是不相符的，，就出现了佯谬。为了解释介子佯谬，人们也是想出了五花八门的解释，有的就说理论不对，有的就说实验不对啊，但是有一个人他为了保住理论和实验这两个结果又提出了一个啊，叫做双介子理论，此人便是坂田昌一，

板田曾经是仁科方雄的学生啊，后来又跟随了这个汤川秀树，它是汤川秀树的博士生啊，1942年这坂田就说宇宙介子是另一种介子，他和汤川语言的介子是两码事，那他们之间有什么联系呢？汤川预言的介子会迅速的发生衰变，产生这个宇宙介子，然后呢出一个中微子。这个宇宙介子呢，它又可以缓慢的衰变，变成一个电子，然后放出两个中微子，不过显然二战期间是欧洲的这个物理学家大部分都在逃命啊，就没有人想这个事儿。所以到了1946年啊，二战结束了之后，双介子理论才被人们重视，结果到了1947年，英国的物理学家鲍威尔还真就发现了双介子的演变过程。这位鲍威尔是谁呢？

他的导师是威尔逊，就是发明云室的威尔逊啊，威尔逊是卢瑟福的学生啊，哎，所以也可以这么算啊，这卢瑟福就是鲍威尔的师爷哈卡文迪许的后起之秀。鲍威尔的导师威尔逊发明的云室那作用可大了啊，咱们讲到现在发现的这些基本粒子都和云室有关。1947年的时候，这鲍威尔就受到他的老师威尔逊的启发，说能不能用别的办法来检测这个宇宙射线呢？哎，他就发明了一种使用感光乳剂的方法啊，嗯，同样也可以拍摄这个宇宙射线的轨迹，主要是这东西便携呀，不像云室，你必须得放在实验室里。所以1947年啊，这鲍威尔就把感光乳剂用热气球给它放到天上去了，结果发现这干扰就少了很多啊，宇宙射线呢也更加的清晰了，其中有一组轨迹记录的就是双介子的衰变过程。一种介子变成了另一种介子，这两种介子的质量啊都比电子要大，但是第一个更大一些。后来人们发现这个介子才是汤川秀树当年预言的那个介子，它的寿命是2.6×10的负8次方秒，质量是电子的273倍，与理论值完美的吻合了。我们现在啊称作它是派阶子。而安德森所发现的这个宇宙介子呢，它并不是介子啊，它的质量是电子的207倍，寿命是2×10的负6次方秒。现在叫做缪子，至此这个汤川预言的介子理论和坂田所说双介子理论就都被鲍威尔证实了。所以汤川秀树获得了1949年的诺奖，鲍威尔呢，，因为发现了π介子与1950年获得了诺贝尔物理学奖。而安德森啊虽然发现了这μ子，但是因为他之前已经因为发现这个正电子，μ子也不具备代表性，所以就没有再次得奖，这就像是历史和我们开了一个无伤大雅的小玩笑啊，就π介子和μ子，在同一个阶段被发现了，他俩又貌似很像，但是归根结底呀，还不是同一种东西，而且差别还不小，这要额外提一下，第一个证明μ子不参与强相互作用的人是我国的物理学家张文裕先生。张先生曾经在剑桥大学卡文迪许实验室留学啊，他也是卢瑟福的学生，哎，这是我国宇宙射线研究和高能实验物理的开创人之一。最主要的成就就是研究μ字，1948年他不仅证明了这个μ子不参加强相互作用，而且还发现啊这个μ子和电子的性质很像。哎，他就成功的使用这个μ字替换了原子当中的电子。新合成的这个原子就被称作是μ原子，因为咱们还没讲到夸克模型啊，那先和大家就铺垫一点儿，你像电子、μ子、中微子这些粒子现在都叫做轻子，轻子就是一类粒子，他们的特点就是不参与强相互作用，自旋都是1/2啊，呃，如果按照自旋分类，那自旋为半整数的粒子就叫做费米子，自旋为整数的粒子就叫做玻色子，所以轻子又属于费米子，这就是两种不同的分类方式啊，然后呢你像质子，中子还有π介子，这都是参与强相互作用的，所以他们就叫做强子，强子又可以细分为重子和介子等等。不过这个就和夸克有关了，咱们之后再细说，但是现在啊那大家可以明确一点了，强子是都有内部结构的，说白了，你先质子，中子，π介子这都不是基本粒子啊，他们都有更基本的粒子组成。而轻子他是没有内部结构的，所以电子中微子这些就都是基本粒子，就真的是不能再分了，呃，等到之后咱们讲到这个夸克的时候，再把这个具体的分类啊再细分一下，现在就算是对之前咱们介绍过的粒子做一个。总结你大概了解一下就行，那好，咱们今天就先聊到这儿啊，呃，下期咱们看看又冒出什么例子了呢？下期见。拜拜

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