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捕获“巴格达窃贼”
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    要是有人告诉你,有一种微观世界的粒子无所不在,而且能够轻而易举地穿墙破壁而不留踪迹,你一定会感到有些吃惊:什么?难道它也不知不觉地从我们的身体中间穿刺而过?!
    是的,地球上每平方厘米每秒钟都要通过几十亿颗这种粒子。它们就是被意大利物理学家费米称作“中微子” 的微粒。客观地说,我们无时不生活在中微子的海洋中。
    意大利著名的物理学家费米,曾经当选为意大利最高科学院院士。有一次,费米开着普通的小菲亚特汽车去参加科学院会议,被科学院门前两位荷枪实弹的警卫挡住进行盘问。费米心想:要是告诉他们我是费米院士,他们一定不相信,因为几乎所有的院士看起来都十分高贵,而且乘坐的是配有专门司机的豪华大轿车。于是,他对警卫笑着说:“噢,我是费米院士的司机。”没想这话还真管用,警卫挥手让他把车子开了进去。
    中微子就是这样一种粒子,它像费米进大门那样,能轻易地逃离人们的视线,很难被发现和捕捉。
    中微子高超的逃逸本领,源自于它与其他物质的相互作用非常微弱。用科学的语言描述,它要穿过100光年厚的铁板才能被吸收掉;它能够以光速穿越过密实物质,几十亿年才会发生一次碰撞;它可以毫不费力地穿过地球而不发生任何变化。而且,1020颗中微子通过科学实验室里的检测仪器,犹如很小的鱼苗从网眼很大的渔网中漏掉一般。
    那么,人们是怎么发现这种行踪诡秘的粒子的呢?
    让我们从β衰变开始谈起。科学家们发现原子核自发地放出β粒子(电子),使质子和中子相互转变,并注意到β衰变前后能量不守恒,也就是说一部分能量不知哪儿去了。
    这个事实很让人们吃惊,因为在宏观世界中,能量守恒原则适用于一切运动过程。即使在微观世界里,α衰变也是遵循能量守恒的,放出来的。粒子有确切的能量;γ衰变也是能量守恒的,放出来的Y光子也有确切的能量。而难道唯独β衰变能量不守恒,真是怪哉!
    当时,著名物理学家玻尔猜测,也许能量守恒定律在β衰变过程中不再成立。
    然而,奥地利著名的物理学家泡利,却坚信能量守恒定律在微观世界中也能成立。他认为,β子的发射中一定伴随着另一种神秘的粒子发射,不过它逃过了观测,打破了能量的平衡。假设原子核中的这些“巴格达窃贼”不带电荷,而且质量也像电子那么小,甚至还要小,那么,它们就能轻而易举地逃过物理学家所精心设置的路障,从而带走它们那一部分能量。
    泡利给这些假想的“窃贼”取名叫做“中子”。他在给朋友的信中写道:“连续β谱应当认为在假定β变期间随同电子发射一个中子。”
    后来,当查德威克发现中子时,罗马大学的物理学教授费米在研究班上报告了查德威克的论文。听众中有人发问,查德威克的中子是否就是泡利说过的“中子”。费米回答:“不,查德威克的中子大,泡利的中子小。还是把它叫做中微子吧。”
    中微子超乎寻常的逃逸能力,让那些想捕获它的科学家们伤透脑筋。不过,功夫不负有心,物理学家们费了九牛二虎之力,终于在1955年将它捕捉到,此时,距泡利当年预言已整整25年过去了。
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