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
  • 自然科学史十二讲

    自然科学史十二讲

    本书介绍世界自然科学发展史,共分十二讲,主要内容包括四大文明古国的科学,古希腊科学,中世纪的科学技术,近代科学的兴起,第一次工业革命,18世纪的科学,电磁的世界,新物理学革命,现代科学的进展,高科技革命及新科技革命等。
  • 基因和转基因

    基因和转基因

    在通常的二倍体的细胞或个体中,能维持配子或配子体正常功能的最低数目的一套染色体称为染色体组或基因组,一个基因组中包含一整套基因。相应的全部细胞质基因构成一个细胞质基因组,其中包括线粒体基因组和叶绿体基因组等。原核生物的基因组是一个单纯的DNA分子,因此又称为基因带,通常也称为它的染色体。
  • 自然:消灭的自然灾难

    自然:消灭的自然灾难

    本书介绍了可怕的洪水灾害、我国历史上的洪灾、凶猛的泥石流灾害、不期而至的血崩灾害、海冰灾害的危害、难测的火山灾害、地震的产生和危害等。
  • 地理概况(上)(青少年必读书系(小学卷)(中学卷))

    地理概况(上)(青少年必读书系(小学卷)(中学卷))

    小学生们可以跟随本书巡游世界地理,踏遍大洲,游遍大洋,饱览全球的壮丽风景,了解地质环境的变迁,感受大自然的鬼斧神工,让小读者们足不出户,将天下风貌一览无遗。浩淼的宇宙,蔚蓝的星球,风雨云电的洗礼,沧海桑田的变迁,神秘的自然地理待我们探索;杏花春雨江南,骏马秋风塞北,960万平方公里江山如画,中国的每一寸土地待我们了解;更有五大洲风情、黄白黑皮肤的民族创造的精彩纷呈的地区文化待我们追寻。
  • 精彩绚丽的宇宙时空

    精彩绚丽的宇宙时空

    现代社会的飞速发展很大程度上得益于科技的进步,“科技是第一生产力”已日益成为人们的共识。但是,由于现代科学的分工越来越细,众多的学科令人目不暇接。对于处于学习阶段的广大青少年而言,难免有“乱花渐欲迷人眼”的困扰。有鉴于此,我们组织了数十名在高等院校、教育科研机构的工作、有着丰富的青少年教育的专家学者,编选了这套《新编科技大博览》。
热门推荐
  • 重生之神之遗诏

    重生之神之遗诏

    这是一片元素充斥的大陆,没有元素亲和力的人注定无为,然而,如此可怜的少年还被人穿越占据了身体,一百年后,宿主已经成神,少年的神识得以苏醒,宿主决定补偿他,并送他返回原来的时空废柴依旧是废柴,这一次……
  • 放开女鬼,让我来

    放开女鬼,让我来

    因为一件内衣被女鬼缠身;女生宿舍楼下卖黄瓜被女鬼穿裆;酒吧当男服务生被女鬼调戏……面对女鬼我只能说,让我来!!!
  • 荒村鬼魅

    荒村鬼魅

    亲密好友荒村探宝,但等待他们的不是宝藏,而是前世恩怨与鬼魅情节。这是冥冥中的定数,亦是冥界鬼魅的安排。现实中的哥们、前世的仇敌、阴阳相隔的前世兄妹和现世阴阳暧昧,是亲情、友情,也有爱情——这一切,是复仇,也是救赎;是前世,也是今生。这一切的复杂、离奇该如何解读?佛说,因果相循——也许,这便是答案。
  • 浅唱嘉年

    浅唱嘉年

    苏佳姩开学第一天来到这所学校,便被人告白,却没想到竟是一场闹剧:阳光男孩何深昶同兄弟段少华打赌古生物专业没有新进女生,结果通知下来只有一位女生选择古生物专业,无奈只好依照段少华的要求,向下楼后遇见的第一个女生告白。就这样阴差阳错之下转校生苏佳姩认识了古生物专业的第一才子,男神何深昶。之后展开了她三年的大学生活,在这段漫长的路上,她遇见了更多的人,跟朝夕相处同科男神何深昶相恋,本以为会这样一直下去,不料,人心的嫉妒、亲情的选择,爱情的背叛接踵而至……
  • 黔苗竹枝词

    黔苗竹枝词

    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。
  • 幻之尽界

    幻之尽界

    幻想世界的励志小说,从吊车尾的蜕变!!!
  • 福妻驾到

    福妻驾到

    现代饭店彪悍老板娘魂穿古代。不分是非的极品婆婆?三年未归生死不明的丈夫?心狠手辣的阴毒亲戚?贪婪而好色的地主老财?吃上顿没下顿的贫困宭境?不怕不怕,神仙相助,一技在手,天下我有!且看现代张悦娘,如何身带福气玩转古代,开面馆、收小弟、左纳财富,右傍美男,共绘幸福生活大好蓝图!!!!快本新书《天媒地聘》已经上架开始销售,只要3.99元即可将整本书抱回家,你还等什么哪,赶紧点击下面的直通车,享受乐乐精心为您准备的美食盛宴吧!)
  • 末世寒录

    末世寒录

    一天,丧尸爆发,世界陷入了混乱,原本的体制瞬间崩溃,原本的命运发生了改变,世界给了每个人重新选择的机会,弱者只能化为尘土,强者才能保护自己,保护身边的人。吴寒,曾经的普通人机缘巧合之下拥有了末世生存能力,有了成为强者的机会,他也没有辜负这份天赋,带着一群幸存者在这个世界挣扎,试图重新创造属于人类的新纪元。
  • 治愈系恐怖游戏

    治愈系恐怖游戏

    在这个金手指盛行的年代,你想成为强者么?没错,别人不给你金手指,你自己给自己开。为什么恐怖片里就一定要被怪物追杀满世界跑,只要我知道BUG,你这怪物只能被我逆袭!为什么异形,贞子就一定是无敌的?看我利用你们的弱点把你们虐死!为什么恐怖片一定要很恐怖,错了,当你够强了,这些恐怖片能在一群逗比的演绎下变成搞笑片!所以,这是一部治愈系的恐怖电影大穿越,其实,就是送给一群喜欢看恐怖片却不敢看的人们!全民吐槽的年代,无限恐怖也该吐槽般的写!看起来很牛的内容简介,其实就是一群逗比玩的无限流游戏!
  • 都市之最强神兵

    都市之最强神兵

    特种兵陆离离开部队回归都市,掀起都市腥风血雨,扮猪吃虎,逆流而上,脚踩富二代,怀抱美人腰,纵横花都,谁与争锋。