文档介绍：1995年诺贝尔物理学奖——中微子和重轻子的发现1995年诺贝尔物理学奖的一半授予美国加州斯坦福大学的佩尔(,1927—),奖励他发现了τ轻子①,另一半授予美国加利福尼亚州欧文(Lrvine)加州大学的莱因斯(FrederickReines,1918—),奖励他检测到了中微子。佩尔和莱因斯是对轻子物理学作出重大贡献的两位美国物理学家。这是继鲍威尔(1950年发现π介子),张伯伦与西格雷(1959年发现反质子),丁肇中与里克特(1976年发现J/ψ粒子),鲁比亚和范德米尔(1984年发现W±、z0粒子),莱德曼、施瓦茨和斯坦博格(1988年发现中微子有不同属性),夏帕克(1992年发明多丝正比室)等人之后,国际科学界又一次将诺贝尔物理学奖这一殊荣授予实验高能粒子物理学领域的科学家,人数占本世纪后半叶的总领奖人数的12%。从这一统计数字可以看出,50年代以来,实验高能粒子物理学的成就非常突出,是物理学界引以为豪的领域之一。提到中微子的发现,应该先讲讲几件先驱的贡献。中微子的概念是1930年泡利首先提出的。当时摆在物理学家面前的疑难问题中有一个涉及β衰变。β衰变和α衰变及γ衰变不一样,放射性元素发出的β电子能量是连续分布的,不像α和γ射线具有明确的分立谱。而原子核的能态差是确定的,显然β衰变的连续谱是一种反常现象,不符合能量守恒定律的要求。是某种未知的过程在起作用,把能量带走了,还是能量守恒定律不适用于β衰变?在这个疑难问题面前,玻尔甚至都准备放弃能量守恒定律的普适性,他提出也许能量守恒定律只适用于统计性的过程。泡利是一位思想极为活跃的理论家,他在一封给同行的公开信中提出:“原子核中可能存在一种自旋为1/2,服从不相容原理的电中性粒子”。β衰变中失踪的能量也许就是这一察觉不到的中性粒子——中微子带走的。费米支持泡利的设想,他在1934年正式提出β衰变理论,很好地解释了β能谱的连续性问题,不久这一理论得到了正电子衰变实验的肯定。然而,由于这种微小的中性粒子既不荷电,又不参与强相互作用,质量微不足道,它的存在一直未能得到实验验证。人们只能从能量和角动量的分析,论证这一幽灵式的基本粒子的存在和所起的作用。在众多的探讨中微子的实验方案中,中国物理学家王淦昌提出的方案格外引人注意。他在40年代初从中国的抗战大后方向美国《物理评论》杂志提交了一篇简短的论文,建议把普通β衰变末态的三体,变为K俘获的二体,就有可能间接观测到中微子的存在。他还特别指出,可取Be→Li作为实验对象。这一建议立即受到实验物理学家的重视。1952年美国的戴维斯果然用这一方法取得了与理论预期值相符的实验结果,初步肯定了中微子的客观存在。就在这个时候,直接捕捉中微子的工作也开始了。1953年美国洛斯阿拉莫斯(LosAlamos)科学实验室的莱因斯和考恩(,Jr)领导的实验小组按下列方案探测到反中微子:莱因斯和考恩为了防止误判的出现,采用了同时探测中子和正电子的方法。来自反应堆裂变产物的反中微子,射入掺有大量氯化镉(CdCl2)的水靶箱中(图95-1)。,同时发出γ光子,γ光子被两侧的闪烁器符合地探到。光子总能量估计约为9MeV。中子则受到水的慢化,被镉核俘获。莱因斯和考恩的设计思想颇为巧妙,考虑到中子在产生后最多在