中微子的发现之旅:从“能量失窃案”到弱相互作用

寻琴观看商业 2024-11-10 00:38:14

继正电子发现后,基本粒子世界不再局限于光子、电子、质子和中子。原子核内不存在电子,却能放射出高能电子,这成为物理学家们亟待解决的难题。

以卢瑟福为代表的科学家们深入研究天然放射性,他的学生查德维克在1914年就发现了一种特殊情况:原子核内部可以产生贝塔粒子。某种元素的原子核衰变时,可能转变为新元素的原子核并释放一个贝塔粒子。

然而,查德维克的测量结果显示,衰变前后能量并不守恒。假设原子核A衰变为原子核B和一个贝塔粒子,根据能量守恒定律,A的能量应等于B的能量加上贝塔粒子的能量。但实验结果表明,贝塔粒子的能量比预期值低,部分能量似乎凭空消失了,这便是当时轰动一时的“能量失窃案”。

泡利预言:丢失的能量与“幽灵粒子”

1930年,量子力学巨匠波尔对此提出了一种解释:贝塔衰变中的能量守恒并非绝对的,而是在统计意义上成立。多次实验的平均结果符合能量守恒,但单次实验结果可能存在偏差。

然而,波尔的弟子泡利并不认同这种观点。他认为,为了解释贝塔衰变中的能量缺失,有必要引入一个新的中性粒子。

这个粒子不带电荷,其能量恰好等于“丢失”的能量,只是目前尚未被探测到。这样,能量守恒定律便得以维持。泡利最初将这个假想粒子称为“中子”。

费米理论:弱相互作用的诞生

1932年,真正的中子被发现,为了避免混淆,泡利预言的粒子被改称为“小中子”,后来费米将其命名为“中微子”(neutrino)。1933年,在中子和正电子相继被发现后,费米在泡利的基础上提出了贝塔衰变理论。

他认为,贝塔射线并非原本就存在于原子核内,而是源于核内质子和中子的相互转化。中子可以转化为质子,并释放一个电子和一个中微子;反之,在能量条件允许的情况下,质子也可以转化为中子,并释放一个正电子和一个中微子。

费米的理论不仅囊括了当时已知的所有基本粒子以及预言中的中微子,还完美解释了电荷守恒和能量守恒问题,更重要的是,他提出了自然界中的第三种基本作用力——弱相互作用力。

漫长求索:中微子的探测之路

尽管费米的理论在理论上无懈可击,但在当时仍然充满争议。包括波尔、狄拉克、维格纳等多位著名物理学家都公开反对中微子的存在。

1936年,美国实验物理学家尚克兰(Shankland)声称他的实验结果支持了波尔的观点,狄拉克甚至为此撰写论文,公开反对泡利的假说和费米的理论。然而,尚克兰的实验结果很快被证明是错误的。

这使得验证中微子存在的压力转移到了实验物理学家身上。但由于中微子体积微小且不带电,当时的探测技术难以捕捉到它的踪迹。直到1956年,科学家才首次探测到中微子,证实了泡利和费米的理论。后来的研究进一步揭示了中微子的多重性(三种),它们的总质量仅为电子的百万分之一。

0 阅读:12
评论列表
  • 2024-11-12 11:46

    ⭕️粒子对撞机能创造新物质吗?不!!只能产生一些破碎(质量亏损)。核能化石能太阳能都是释放光子,清洁能源的根本在于光 photon energy and photon behavior discussions,宏观引力微观电磁力包括光子都服从牛顿力学。正负光子(中微子)是电子质子撞击的破碎,质子电子的强大电斥力(大于10^36倍引力)发射它们的碎块到达零电势区域的速度就是真空光速。原子内部遍布真空,极微小光子惯性飞行,在强大引力场中有轨道运动与逃逸折射或撞击,在斥力场散射反射等。原子惯性飞行穿透材料的条件太差,获得动能当然也很不容易。……中子大冲量撞击原子核是产生光子动能(核能)的关键方法,电子撞核,质子撞轨道电子,冲量都太小。……加速器驱动的次临界核能可以获得无穷能源,且不受现有裂变材料的局限。———热量温度是光粒子辐射(热质说),高温体辐射更多光子吸收低温体辐射的更少光子,温度传递只能由高温体到低温体(熵只是数学描述,动能传递耗散是生机活力,不是绝望)。高温体辐射更多动能光子,当然微观运动更剧烈(热动说)。无光子辐射是绝对零度,宇宙背景辐射超过且接近绝对零度,获得绝对零度当然极难。

  • 2024-11-12 11:47

    ❌❌悖论斯坦//悖论潘多拉,背叛数学由公理演绎证明特称命题的传统,号称证明全称命题公设公理。以光速不变假说祸害相对速度公理,数学冒充物理,祸害绝对时空,祸害能量质量引力等物理基本概念和认知方法,以二象性祸害自然科学认知的核心根基——同与不同的确定性,瞎编自然因果(律),以创造假说冒充祸害公设形而上学。后谎言掩盖解释前谎言搞了一辈子,祸害数学,祸害物理,祸害哲学,祸害绝对真理,终身搞骗,祸害极大极深极广,100多年了,还在鼓吹骗子,居然成了一门生意?………一个恶贯灵魂的彻底的人类公敌!!!狗屎都有用,欺骗有啥用?观测归纳认知自然,从来如此,只能如此。迷信跪拜蔑视自然欺师灭祖的悖论斯坦,瞎搞科幻假说,人类将无法逃脱第六次地球生物大灭绝。———假说科幻骗子招摇过市,人人都沉默?科学还有希望吗???

  • 2024-11-12 11:46

    ❌解释自然因果是骗术,也是一个无中生有的鬼把戏!!! 因果是主观思维,没有自然因果(律),前因后果(以知识为因推理论证目的果),是(数学)演绎推理,必须从公理/真理出发,才有意义。🍎牛顿以观察归纳认知自然,定义自然哲学公理作为数学原理/演绎因。🍎苏格拉底说,真理是唯一的,因果关系无穷多。只有思维因,没有现象因,现象复杂普遍联系因素无穷多。没有从归纳真理/公理(不变现象)出发,瞎编因果都是骗术。空间弯曲就是一个著名的因果解释自然骗术。………所谓释放核能的原因,光电效应因果解释,干涉现象因果解释,双缝干涉延迟实验因果解释,宏观微观不同因果解释,高速低速差异因果解释,不确定性原理量子鬼学解释,祸害了强大微观电磁的深入研究。具有宏观不确定性的电磁力,是万有引力的10^36倍以上,物质本质带电的静电力是可利用能源(光子动能/核能)的源头(斥力发射光子即热量)!!!………现象解释都只是辩证法过程,观测归纳//辩证法//需要同时满足牛顿的三个归纳条件,必要性充分性真实性,这是得到真理(思维演绎因)的唯一方法。………归纳现象发现真理是科学,因果解释现象是有害骗术!

  • 2024-11-13 04:52

    中微子偷渡到了7维时空[点赞][点赞]