未知的新粒子
作者:佚名 来源:网络收集 更新时间:2007年11月19日
主持人朗声宣布:“本年度诺贝尔物理学奖金得主,是日本物理学家汤川秀澍!”
在一阵热烈的掌声中,年仅42岁的汤川秀谢激动地走上领奖台,接受这无数人梦寐以求的国际学术最高荣誉。汤川是因为他创立的介子理论而获得这项殊荣的。
1907年1月23日,汤川出生于日本首都东京。1929年,他毕业于京都大学物理系,旋即进入大学研究院,开始从事理论物理,特别是基本粒子理论的研究工作。
19世纪末开始,人们逐渐认识到,无论哪种物质的原子都是由原子核和电子组成的,其中原子核又可以分成质子和中子。因此,当时人们把电子、质子、中子及稍后发现的光子一起统称为“基本粒子”。
就在这时,物理学家们遇到了一个新的问题:原子核一般都很稳定,说明原子和中子结合得很紧;而一旦质子位于原子核外时,它们都互相排斥,没有任何相互吸引的迹象。这究竟是为什么呢?
物理学家们把这种只有在原子核内才能觉察到的极强的结合力称为“核力”。
1932年,汤川秀澍开始对“核力”问题产生了极大的兴趣。他想:中子是不带电的,而质子都具有正电荷。在小小的原子核内,这些都带正电荷的质子必定相互排斥,这样原子核早就该分崩离析了。可实际上这种情况并没有发生。那么,中子和质子之间究竞是怎样强有力地结合在一起的呢?核力是一种什么力?
1933年4月,汤川参加了一年一度的日本数学、物理学年会。会上,他根据自己的研究,作了《关于核内电子问题的报告》。汤川不到10分钟的发言刚结束,马上就有人站起来,毫不客气地说:“我认为汤川秀谢先生的论文是不合理的,甚至违背了一些基本的物理学常识。”
说这话的是日本物理学界的一位权威人士。他的批评得到了与会者的一致赞同。汤川秀渤第一步研究的成果被否定了,但他并没有泄气。与此同时,汤川了解到国外一些权威人士在核力研究方面也遭到失败。这个消息大大地启发了汤川的研究思路。
“这么说,核力研究问题要想有所突破,就不能再从已有的研究途径入手了。以往大家都企图把核力的起因归结为一些已知的粒子,为什么不能设想是一种目前未知的新粒子引起了核力呢?”
想到这里,汤川心里豁然开朗。又经过一段时间的深入研究,汤川秀澎于1935年提出了一种解释“核力”的新理论。
汤川认为,自然界中应该有一种尚未被发现的新粒子。质子和中子之间不断地来回抛掷、互相交换这种粒子,只要质子和中子距离近得能抛掷和接住这些粒子,它们就能牢牢地维系在一起。一旦中子和质子相距较远,使那些粒子无法抵达对方时,核力就失效了。
汤川还进一步提出,这种新粒子的质量介于电子和质子之间,大约是电子质量的200倍,因此取名“介子”。
几年后,英国物理学家鲍威尔在实验中果然发现了汤川预言的新粒子,即“π介子”。
从汤川介子理论的提出到“π介子”的发现,标志着人类对物质的认识又向前迈进了一步——从认识原子核进入到认识基础粒子的领域。
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