您当前所在位置:

王淦昌与中微子的早期研究

2013-03-01

非常遗憾的是,由于当时国内根本不具备进行实验的起码条件,王淦昌没能亲自做这个实验,对此,当时王淦昌先生的学生许良英为我们提供了十分珍贵的历史资料,许良英当时是浙大物理系四年级学生,他的毕业论文导师正是王淦昌教授。

1992年底,在北京采访许先生时,有幸阅读了他那篇题目是《β衰变和中微子存在问题》的毕业论文。该论文全面地介绍了当时已知的β衰变的各种理论及著名实验,并深入地进行了具体探讨,其引用的英文文献总计70篇。文章结尾写道:“本文在王师淦昌督导之下完成,愿意在着重分析实验数据和做几个实验的。但因近年国外书报残缺甚多,新的数据无从知悉;又自抗战以后,物资流通不易,加以王师设计之用Be[7]俘获K电子时看反冲动量,以确切检查中微子的实验在国内根本无从着手,所述诸事,均甚感遗憾。”[(17)]这段写于1942年7月29日的文字,真实地记录了王淦昌把自己探索多年才获得的实验方法寄往国外,由别人去做的原因所在。

王淦昌的论文发表后,美国物理学家阿伦(J.S.Allen)立即按照王淦昌的建议进行实验,并很快取得肯定结果。两个月后,即1942年3月16日,阿伦把他的题为《一个中微子存在的实验证据》[(18)]的论文寄到《物理评论》,并在该刊1942年6月发表。阿伦在文中一开始就明确指出:

“单个中微子存在的假说对β射线连续谱中自旋和能量守恒是必要的。由于中微子没有电荷,磁矩极小,以及静止质量极小,探测中微子的唯一实验方法就是探测辐射中微子的放射性衰变的反冲核。因为β衰变本身是三体过程,所以为了得到中微子的动量并进而知道它的质量,就必须测量放射出的电子和剩余原子核各自的动量,以及二者的角度。”

“包含一个K轨道电子的俘获的β衰变过程,提供了另一探测中微子的可能方法。Be[7]的衰变是这种过程的最佳例子。王淦昌最近建议用这种物质来进行探测单个中微子的实验”。

“因为Be[7]衰变很简单,没有放射出电子,所以如果观察反冲核,则它应完全取决于放出的中微子。故只需测量反冲的Li[7]核的动量--尽管这是困难的--就可知道放射的中微子带走了多少能量和动量。假设中微子的静止质量为0,则Li[7]反冲的最大能量为58eV。而放出0.45Mevγ射线的另一过程应有最大能量为15.6eV”。

“由于反冲的能量如此之小,这种实验证明必须在真空中进行,并且需要一优质的光电倍增管来探测这一很慢的反冲原子核。”

显然,阿伦正是根据王淦昌提出的原理进行实验的。阿伦实验表明:

(1)Be[7]核在K俘获后没有放出别的带电质点;

(2)Li[7]核反冲能量预期值为58eV,实验测得为四十几电子伏。

尽管由于阿伦用的样品较厚和孔径效应,没有观察到单能的Li[7]反冲。但实验结果说明,在Be[7]以K俘获的途径衰变为Li[7]的过程中,Be[7]的核是受到反冲作用的。很显然,相应于这种反冲作用的能量,必会被某种粒子所携走。

相关推荐链接:

哲学  教育  语言  文学  历史  文化