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滿庭芳·宇稱不守恒定律

詞說(shuō)科學(xué)
原創(chuàng)
用古詩(shī)詞演繹科學(xué)的魅力。
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窗外銀鉤, 湖中秋月,水天共賞圓缺。
通觀蝶翼,左右總和諧。
放眼蒼穹四海,鏡中像、動(dòng)靜同約。
見(jiàn)衰變,似違圭臬,偉論待開(kāi)掘。

破缺天授意,識(shí)珠楊李,共創(chuàng)絕學(xué)。
巧實(shí)證,驚鴻吳姐一瞥。
弱力失衡宇稱,諾氏獎(jiǎng)、信手輕捏。
炎黃姓,流芳定理,永世頌豪杰。

楊振寧和李政道,名字如雷貫耳,幾乎所有的中國(guó)人都認(rèn)得他們,因?yàn)樗麄兪堑谝粋€(gè)榮膺諾貝爾獎(jiǎng)的炎黃子孫!

但他們究竟是因?yàn)槭裁炊锚?jiǎng),知道的人恐怕就不多了,畢竟他們獲獎(jiǎng)的領(lǐng)域是物理學(xué)里最頂尖的基本粒子領(lǐng)域。先認(rèn)識(shí)“宇稱”的概念,我們都知道,自然界里相對(duì)存在的東西很多,比如說(shuō)男人女人,左手和右手,陰和陽(yáng)、正和反,它們雖然表面上是對(duì)立的,但都遵守同一物理學(xué)規(guī)律。例如天上的彩云追月,湖面的倒影絕對(duì)不會(huì)出現(xiàn)云月背道而馳的情況,正電子和負(fù)電子雖然帶電不同,但他們的運(yùn)動(dòng)速度,自旋方向等等物理量都是一樣的,這些現(xiàn)象叫做“宇稱守恒”。

人們一直來(lái)都以為宇宙萬(wàn)物都遵守宇稱守恒定律。1956年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)θ和γ兩種介子的自旋,質(zhì)量,壽命,電荷等完全相同,多數(shù)人認(rèn)為它們是同一種粒子,但θ衰變時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)π介子,γ衰變時(shí)產(chǎn)生3個(gè),這又說(shuō)明它們是不同種粒子。李政道和楊振寧通過(guò)模型計(jì)算和推理,大膽地?cái)嘌裕害雍挺仁峭耆嗤耐环N粒子(后來(lái)被稱為K介子),但在弱相互作用的環(huán)境中,它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律卻不一定完全相同,通俗地說(shuō),這兩個(gè)相同的粒子如果互相照鏡子的話,它們的衰變方式在鏡子里和鏡子外居然不一樣!用科學(xué)語(yǔ)言來(lái)說(shuō),“θ-τ”粒子在弱相互作用下是宇稱不守恒的。在最初,“θ-τ”粒子只是被作為一個(gè)特殊例外,人們還是不愿意放棄整體微觀粒子世界的宇稱守恒。此后不久,袁世凱的孫媳婦、華裔實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家吳健雄用一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了“宇稱不守恒”,從此,“宇稱不守恒”才真正被承認(rèn)為一條具有普遍意義的基礎(chǔ)科學(xué)原理。

吳健雄用兩套實(shí)驗(yàn)裝置觀測(cè)鈷60的衰變,她在極低溫(0.01K)下用強(qiáng)磁場(chǎng)把一套裝置中的鈷60原子核自旋方向轉(zhuǎn)向左旋,把另一套裝置中的鈷60原子核自旋方向轉(zhuǎn)向右旋,這兩套裝置中的鈷60互為鏡像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這兩套裝置中的鈷60放射出來(lái)的電子數(shù)有很大差異,而且電子放射的方向也不能互相對(duì)稱。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了弱相互作用中的宇稱不守恒。而楊振寧和李政道卻提出了在弱相互作用的時(shí)候,宇稱不守恒,次年被華人女科學(xué)家吳健雄用實(shí)驗(yàn)證實(shí),這就是它們獲諾貝爾獎(jiǎng)的理論:“宇稱不守恒定律”。

評(píng)論
科普633c2bb156eb9
進(jìn)士級(jí)
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2023-10-20