文档介绍：中微子的发现
背景
从运动学理论可以知道,当一个粒子衰变为两个粒子时,动量和动能守恒,
末态粒子的能量应为确定值。 而 1914 年,查德威克在实验中发现 衰变中放出的
电子的能谱为连续谱,这意味着电子有各种不同的能量。这是什么原因呢?
对查德威克发现的现象, 梅特纳认为: 原子发射的电子能量都具有观察到的
最大值,最终观察到的是电子经过别的过程损失一定能量后的次级电子。 艾利斯
( C. D. Ellis ) 和伍斯特 ( ) 设计了一个实验, 运用一个量能器把所有产
生的粒子收集起来, 即使初级电子的能量被次级过程重新分配, 也能从收集到的
总能量算出每次 衰变放出的平均能量,它应当等于观察到的电子能谱极大值。
可是, 1927 年他们的实验结果表明,量能器得到的只是最后射出的电子能量,
其平均值与连续谱相符, 而看不到次级发射的其它能量。 由此可见并没有什么次
级过程起作用的迹象。
面对这种困惑形势, 玻尔对能量守恒理论提出了质疑。 玻尔的主张遭到激烈
的反对, 狄拉克表示:“我宁可不惜任何代价来保持能量的严格守恒。 ”泡利也不
同意玻尔的观点, 1930 年,他提出: 衰变中,可能存在一种电中性的粒子带走
了电子一部分能量。 他把这一电中性的粒子称为中微子。 泡利的这一建议是很大
胆的,因为这样的粒子是很难直接探测出来的 ,但这一假设可以使人们摆脱有
关核结构理论及 衰变所遇到的困境。
1933 年 10 月的索尔维会议对中微子概念的发展具有重大意义。泡利在会
上再次介绍了他对这个新粒子的看法。尽管海森伯还持有怀疑态度,费米却对
它做了肯定, 并且已经认识到它与中子的区别。 那届索尔维会议后仅两个月, 费
米即在核的质子 - 中子模型的基础上,发表了有关 衰变的理论。他用相对论
量子力学描述费米子,又利用狄拉克辐射理论的产生与湮灭算符及遵从二次量
子化的方法导出了寿命公式和 衰变的连续能谱公式,成功的完成了他的 衰变
理论。费米的 衰变理论,不仅圆满地解释了整个 衰变过程,澄清了有关 衰变
的疑难,同时也确立了有关核结构的理论。按照费米的理论,在 衰变里,中微
子总是和电子一起放出来,它们不都是原子核中原有的成分。基本的 衰变可以
写成
n p+e + v e
其中的 p 是质子, v e 是反中微子 。
提出利用  K 俘获原子的反冲测量,确定中微子的间接方法。他指出:   “当一个  +
发现过程
中微子只参加弱相互作用, 且穿透能力极强, 几乎可以不受任何阻碍地穿过
地球,由此可见中微子探测是十分困难的。 1941 年,中国物理学家王淦昌首先
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放射性原子不是放射一个正电子,而是俘获一个 K 层电子时,反应后的原子的
反冲能量和动量仅仅取决于所放射的中微子,原子核外电子的效应可以忽略不
计。于是,只要测量反应后原子的反冲效应对所有的原子都是相同的。 ”1942 年,
美国物理学家艾伦( )按照王淦昌的方案进行了测量,取得了肯定的结
果,但并未完全成功。 1952 年,罗德拜克( )和艾伦又重新进行
了 K 俘获实验,测出了原子的反冲能。这一年戴维斯( )成功地重复了
艾伦 1