登陆注册
6971500000078

第78章 宇称守恒定律

自然界到处有对称,它的美正在于各种奇妙的对称性。许多事物、运动都是左右对称的,物理运动规律也是如此。但是,当物理学的发展深入到微观粒子世界时,情况却起了变化。改变微观粒子左右对称观念的是三位著名的美籍华裔物理学家李政道、杨振宁和吴键雄。

在研究基本粒子的对称性时,美国的物理学家维格纳提出了宇称守恒定律。“宇称”是指基本粒子的一种左右对称性,即粒子的运动规律与该粒子在镜子中的像所满足的规律是一致的。每种基本粒子都有自己的宇称值,宇称值又可分为奇数值宇称(奇宇称)和偶数值宇称(偶宇称)。在粒子相互作用形成新粒子时,方程式两边的宇称必须相等,这叫宇称守恒。在原子光谱分析、原子物理、核物理等许多领域内,宇称守恒被证明是百试百灵的。

任何事物,如果一帆风顺下去,最后就有可能停滞不前。推动科学向前发展的经常是那些与常理相违的“反常”现象。1953年,物理学家们观察到两种衰变反应。一种是由一个τ介子衰变成三个π介子;另一种是由一个θ介子衰变成两个π介子。由于π介子具有奇宇称,因此,根据宇称守恒定律,奇+奇+奇=奇,奇+奇=偶,所以,τ介子应具有奇宇称,而θ介子具有偶宇称。从宇称来讲,这两种介子是完全不同的。但是,实验表明两种介子的其他性质都相同:相同的质量,相同的电荷,相同的寿命。人们用宇称字恒定律不能解释,这就是1954——1956年间物理学界著名的τ—θ难题。

李政道和杨振宁是抗日战争时期赴美留学的。杨振宁曾受到过著名物理学家——原子弹之父费米的悉心指导,对于对称性概念产生了浓厚的兴趣;李政道当时也开始探索粒子体系的内部对称性。他们把注意力转向τ—θ难题。结果发现:原来关于宇称守恒的实验都是在强相互作用或电磁相互作用下进行的,至于弱相互作用下宇称守恒并没有任何实验依据,只是人们的一种推广。既然弱作用下宇称守恒没有实验依据,那为什么不可以假定它发生了破缺呢?由此断定,τ和θ是同一种粒子。李政道和杨振宁当时不过三十多岁,他们思想解放,进行了这一大胆的假设。但要突破根深蒂固的宇称守恒定律,还要有实验证明。女物理学家吴健雄设计了一个巧妙的实验。用两套互成“镜像”的装置,选定被极化的钴60作为试样。被极化的钴核因弱作用而发生β衰变。两套装置中互成“镜像”的核衰变所产生的电子在不同方向上的角分布是不同的,表现出明显的左右不对称。这是由弱相互作用引起的。吴键雄以其十分准确的科学方法,高超的实验技能取得了完全的成功,用清晰的实验图象说明了宇称与弱相互作用之间的内在联系。τ介于和θ介子是一种粒子,称为K介子。

杨振宁和李政道在1956年的工作成就,对粒子物理学的发展具有方法论上的指导意义。科学界普遍认为,这是四、五十年代物理学的一项最重大的理论研究成果。他们荣获了诺贝尔物理学奖和爱因斯坦奖,这是华裔学者首次获得的最高科学荣誉,中华民族也把他们的成就引以为荣。如今,粒子物理学所取得的一系列成就,其中不少是杨、李在1956年所开创的工作的继续。这对于同是炎黄子孙的我们来说,难道不是一种极大的鼓舞吗?

同类推荐
  • 野马:重返卡拉麦里(戈壁女孩手记)

    野马:重返卡拉麦里(戈壁女孩手记)

    这是作者十余年来在新疆野马繁殖中心亲历的养马故事,这是作者30多万字日记及观察记录整理而成的曲折心路和野马家族的悲欢离合,书中写的都是关于野马非常动人的故事,笔触细腻,在书中,几乎每一匹野马都有名字:“秀秀”、“黑豹”、“小浪荡”……这个家族有悲欢离合,也有生死之恋,其中有不少片断是对野马感情纠葛的人性化的呈现。让我们一同来倾听这荒原野马的动人故事,体味戈壁女孩的内心情感,阅读这潜心原创的生态文学!
  • 灵山秀水之间

    灵山秀水之间

    国家地理·神秘中国是一套以地域事件为单元散点透视、实地实拍、实证实录的图书,从地理人文风貌,到社会历史心态,有记录,有拍摄,有考察,有论证,从不同的角度和侧面,把历史之树的绚丽风采展示给大家。从社会生活的细节上,揭开历史的面纱,看一看神秘中国的精彩。每本书中围绕同一主题生发出的不同故事,就像几片相似的树叶,为中华历史的大树平添几抹生命的绿色。在这里,我们即将看到:秀丽的山川,古老的城镇,尘封的遗迹,神秘的陵寝;我们将接触到:奇石美玉,奇异建筑,珍贵遗产,传奇人物……
  • 发明巨匠

    发明巨匠

    本书主要指发明天工与创造英才。包括中国古代在天文学、地理学、数学、物理学、化学、生物学和医学上都有许多发现、发明与创造。我们有指南针、火药、造纸和印刷术四大发明,还有十进位制、赤道坐标系、瓷器、丝绸、二十四节气等重大发明。古代的发明与创造,随着历史的脚步慢慢远去,是不断面世的古代文物让我们淡忘的记忆又渐渐清晰起来。庄重的青铜器和光彩的瓷器,华美的丝绸和轻柔的纸张,真切的文物从几个侧面展示着中国发明与创造的历史,呈现出天工创造的一个个奇迹。
  • 植物:草木是有情感的

    植物:草木是有情感的

    本书内容包括:植物扩张领土之谜、植物防御武器秘密、植物神经系统之谜、植物发光的秘密、植物食虫之谜、植物预报地震之谜、人类离不开的植物、营养丰富的植物等。
  • 不可不知的万物简史

    不可不知的万物简史

    这是一部有关现代科学发展史的既通俗易懂又引人入胜的书,作者用清晰明了、幽默风趣的笔法,将宇宙大爆炸到人类文明发展进程中所发生的繁多妙趣横生的故事一一收入笔下。惊奇和感叹组成了本书,历历在目的天下万物组成了本书,益于人们了解大千世界的无穷奥妙,掌握万事万物的发展脉络。
热门推荐
  • 最美的烟花

    最美的烟花

    你我不知道,下一个路口会遇到谁?转身之后是否……
  • 法医萌妃:王爷要炸了

    法医萌妃:王爷要炸了

    于府那位不受宠的草包小姐撞坏了头,一夜之间就变了个模样,倒不是变得像个大家闺秀,而是……变得更没下限了。早前这位于小姐就一直在追容王爷,但是也没太过出格,这下撞了脑袋——“王爷!二小姐杀来了!”等到真正被赐婚给了容长苏,于欢欢又惆怅了……这古代三从四德的自己虽然不在乎,但是嫁了人似乎就没那么自由了啊……思忖片刻,于欢欢扒掉了一身喜服,打包了一堆金银珠宝,跑路了。扮作公子风流倜傥顺便调戏个美女,身后却传来凶神的声音:“于!欢!欢!”于欢欢内牛满面,到底是哪本小说告诉她逃婚是不会被抓到的?【情节虚构,请勿模仿】
  • 综漫之毁灭的心

    综漫之毁灭的心

    S,X:小鬼,不要让我们白白牺牲!狱寺:十代目,快逃!!!一平:纲吉先生,蓝波就拜托您了!山本:纲吉,我不怪你,我现在,要去见,他了……纲吉:步云哥!我该怎么办?!白步云:纲吉,这一切都是我的错!我会解决的!即使用自己的生命,也要换取你们生命!桂:银时,我不认识他!银时:可是他叫的是你名字...被嫌弃的白步云:......夏目:猫咪老师,救救他吧!斑:哈!?不要!太麻...好了!!就知道给我添麻烦!夏目:O(∩_∩)O
  • 看,街口有条狗

    看,街口有条狗

    北方女孩和一只狗引发的背景故事,夹杂了多少个人情感和家庭纠纷,冰天雪地的女孩是怎样长大懂事的,本书说与你听。
  • 降头之术——要风得风

    降头之术——要风得风

    存在于现实之中的降头术,相信读完的人会明白这个原理。百看不厌,世界之大呀真是无奇不有。
  • 换个相公好过年

    换个相公好过年

    一女不侍二夫,但她却一口气先休了那个老公,再嫁给现在的相公。一个温柔如水,一个冷酷如冰。总而言之,她有一只可以当做两只用的好相公。【情节虚构,请勿模仿】
  • 东度记

    东度记

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 相思谋:妃常难娶

    相思谋:妃常难娶

    某日某王府张灯结彩,婚礼进行时,突然不知从哪冒出来一个小孩,对着新郎道:“爹爹,今天您的大婚之喜,娘亲让我来还一样东西。”说完提着手中的玉佩在新郎面前晃悠。此话一出,一府宾客哗然,然当大家看清这小孩与新郎如一个模子刻出来的面容时,顿时石化。此时某屋顶,一个绝色女子不耐烦的声音响起:“儿子,事情办完了我们走,别在那磨矶,耽误时间。”新郎一看屋顶上的女子,当下怒火攻心,扔下新娘就往女子所在的方向扑去,吼道:“女人,你给本王站住。”一场爱与被爱的追逐正式开始、、、、、、、
  • 樱草缘

    樱草缘

    我喜欢你胜过削好的水果周末的零食延后的死线冰镇西瓜正中间的那一口肆无忌惮的懒床和空调房里盖棉被的感觉但我就是不敢告诉你.
  • 夫人在上:妻奴养成

    夫人在上:妻奴养成

    人人皆知药王谷小公主师仙仙乃是天下第一神宗门少主凤帝修的未婚妻奈何心智不足智商有余,想欺负她的人比比皆是。可!“啊啊啊,师仙仙你对我们干了什么?”众女狂嚎,四肢不能动弹浑身发痒想挠不能挠。师仙仙呆呆的抬起头,认真的说“小修修说了,你们老盯着他,他不高兴,让我把你们用药放倒。”众女狂喷老血。盯着她们爱慕的男神有错吗!!