文档介绍：1984年诺贝尔物理学奖——W±和Z°粒子的发现1984年诺贝尔物理学奖授予瑞士日内瓦欧洲核子研究中心(CERN)的意大利物理学家鲁比亚(CarloRubbia,1934—)和荷兰物理学家范德米尔(SimonvanderMeer,1925—),以表彰他们在导致发现弱相互作用的传播体W±和Z°的大规模研究方案中所起的决定性贡献。这里所谓的大规模研究方案,就是指的在欧洲核子研究中心的质子-反质子对撞实验。CERN是研究基本粒子的国际中心,有13个欧洲国家参加,它跨越两个国家——瑞士和法国的边界,创建于1952年。来自各个国家的物理学家和工程师通力合作,在这里贡献自己的才能。三十年过去了,由意大利的鲁比亚和荷兰的范德米尔为首的庞大的实验队伍,终于取得了硕果,发现了W±和Z°粒子。人们说:是范德米尔使这项实验方案成为可能,而鲁比亚则使这项实验方案得到了预期的成果。这是因为要实现在粒子对撞实验中产生W±和Z°必须具备两个条件。一个条件是对撞的粒子必须具有足够高的能量,以至于有可能把足够的能量转变为质量,从而产生重粒子W±和Z°;另一个条件是碰撞的次数必须足够多,才会有机会观测到极罕见的特殊情况。前者是鲁比亚的功劳,后者是范德米尔的功劳。鲁比亚曾建议用CERN最大的加速器——SPS,作为正反质子的循环存储环。在存储环中,质子和反质子沿相反的方向作环形运动。这些粒子在环中以每秒十万周的速率绕环旋转。反质子在自然界(至少是在地球上)是不能自然产生的。但在CERN却可从另外的加速器——PS产生。反质子可以存储在一个特制的存储环中,这个存储环是由范德米尔领导的小组建造的。SPS是CERN的质子同步加速器的代号,1971年开始建造,1976年完工,它的最大能量可达400GeV,它的主加速器平均直径达2200m。把SPS改装成质子-反质子对撞机后,质子和反质子可在这里加速到270GeV,然后进行对撞,这样,所得到的质心系能量相当于155TeV的静止靶加速器进行同类实验所能达到的能量。范德米尔想出了一个非常聪明的办法使反质子形成强大的粒子束,他的方法叫做随机冷却(ooling)。随机冷却是束流冷却中的一种方法,目的是减少在加速过程中粒子束的横向发散度和能散度,粒子束中一部分粒子偏离设计轨道和平均能量意味着各粒子相对于它们的平均速度和轨道作不规则运动,偏离越大,不规则运动的动能也越大。用热学中温度的概念就说是这束粒子的温度较高;反之,减少这种不规则运动,就相当于把粒子束“冷却”。所谓随机冷却,实际上就是通过测量求得粒子束某一截面上的粒子流重心,再用测量后不远的校正(或冷却)装置的电场使重心逐渐恢复到设计轨道上去,总的效果是最后使粒子得到“冷却”。经过冷却,粒子束可提高粒子流密度,从而提高对撞机的亮度。在SPS存储环的周边上有两个碰撞点,碰撞点周围有一系列巨大的探测系统,可以记录生成粒子的信息。最大的一台探测器UA1是鲁比亚领导的小组建造和启动的。这个小组共有来自12个研究所的135位物理学家。UA1探测器重200吨,价值近两千万美元,花了好几年时间建成。UA1在1982年下半年的运转中记录了十几亿次质子-反质子碰撞,通过一系列繁琐的数据处理分析筛选出了五个W±粒子事件。另有一台探测器UA2由别的小组建造,与第一台并行运转。UA2小组共有51位物理学家在一起工作,就在UA1之后不