正电子的预言与发现

介绍了物理学家狄拉克的科学贡献以及他的科学思想和科学方法，着重介绍了他所创立的相对论性的电子运动方程即狄拉克方程，阐明了正电子的预言过程和安德森发现正电子的过程及深远意义。     

费米（Fermi，Enrico，1901-1954）意大利-美国物理学家（Physicist，Italy-America）

费米1922年以优等成绩在比萨大学获得博士学位。后到德国，在玻恩指导下从事研究工作。由于他在中子方面、尤其热中子轰击方面的成绩，获得了1938年诺贝尔物理学奖（几个月后，便使迈特纳悟出了“裂变”这个概念）。在1925-1926年，根据泡利不相容原理，费米与英国物理学家狄拉克叫各自导出量子统计中的“费米一狄拉克统计法”。     

π介子理论的提出—记日本物理学家汤川秀树

汤川秀树是日本著名的理论物理学家,1935年,汤川秀树在物理界普遍 不接受新粒子的情况下,大胆提出一种新的核力场理论,认为存在起强相互的π介子,介子理论的提出,推动了核物理研究的发展,文章简要记述了这一历史事件。在介子理论提出10年后,π介子才被英国物理学家鲍威尔在宇宙射线中发现,实了汤川透树的假设,由于汤川秀树对物理学发展所作出的贡献,汤川秀树获得1949年诺贝尔物理奖。     

从经典引力到超引力

众所周知,麦克斯韦的电磁理论,爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论以及由普朗克、玻尔、薛定谔、海森堡、泡利、约当、狄拉克等人建立的量子力学、量子场论,杨-米尔斯规范理论都是具有一定的对称性的理论。杨振宁教授曾就对称性在物理学中的重要性作了精辟的描述:“对称性交配相互作用,几何学位于物理学的核心形式的美在描述世界时起着一定之作用,这些都是对当代世界产生了深刻影响的正确之识见”,并预言21世纪粒子物理学的主要方向是对称性的研究。授予诺贝尔奖金是肯定科学研究成果的一种重要方式。有关对称性理论的研究曾四次获奖:1957年李-杨弱作用中宇称不守恒;1963年维格纳的对称群用于原子核结构;1965年盖尔曼的幺正对称理论;1979年格拉肖-温伯格-萨拉姆的弱电统一规范理论,这不是偶然的,是对称性在粒子物理理论中所处地位的一种反映。本文讨论引力所示对称性,并就经典引力至超引力的发展作一简单介绍。     

不相容原理与色量子数

 泡利不相容原理是1925年泡利为解释原子中电子的壳层结构提出的,后来发现,这一原理可以更普遍地表述为:在费米子(即自旋为h/2的奇数倍的粒子,如电子、质子、中子等)组成的系统中.     

盖尔曼（Gell-Mann,Murray，1929-）美国物理学家（Physicist，America）

盖尔曼是奥地利移民的儿子，15岁进入大学，后获博士学位。1952年入芝加哥大学，在费米指导下工作。不到27岁成为正教授。他投身于亚原子世界。在发现中子之后，出现了是什么力量把质子和中子束缚在一起的问题。汤川秀澍用介子理论解决了这个问题，可是被发现的介子又太多了。鲍威尔P22的π介子可以解释汤川秀树的预言，那么安德森M·的μ介子仍然是个谜。     

张文裕先生发现μ原子——纪念高能物理研究所原所长张文裕院士逝世10周年

 1936年以后,尼德尔迈耶(Ｓ.Ｈ.Ｎｅｄｄｅｒｍｅｙｅｒ)、安德森(Ｃ.Ｄ.Ａｎｄｅｒｓｏｎ)和其他一些学者在宇宙线中发现质量约为200ｍｅ的粒子,它是穿透性成分。它与1935年汤川秀树(Ｙｕｋａｗａ)预言质量约为300ｍｅ传递核力的粒子相近,故称为介子。实验测出它的寿命约为2×10-6ｓ。但如果它是汤川预言传递核力的粒子,它应有核作用,然而它可穿过整个大气层或1米厚的铅,似乎只有游离损失,没有明显的核作用。1947年宫泽西(Ｍ.Ｃｏｎｃｅｒｓｉ)等用磁透镜分别选择的正负介子,使其停止在吸收体中并测量其寿命。     

对方箱归一化下的自由实标量场系统的等时对易关系的一点物理认识与讨论

讨论了在方箱归一化之下的自由实标量场系统的等时对易关系,发现根据通常自由场理论的粒子解释出发,自由实标量场系统的等时对易关系,在自然数学的意义上,应该是以某一个周期性延拓形式的狄拉克δ-函数来代替通常的狄拉克δ-函数,这一点在数学上看,既是自然的,也是必然的,而在无穷体积极限之下,自由实标量场的等时对易关系可以自然的回复至标准的原有形式.本文中对于这一事实作了详细的讨论与论证,并且从物理的角度,对于场论中方箱归一化处理之物理实质内涵,作出了一定的探讨性的分析,给出了一点基本的认识.     

斯坦伯格（Steinberger，Jack，1921-）英国-美国物理学家（Physicist，England-America）

1930年末，泡利为了在β衰变中保持能量和角动量守恒，曾假设存在一种名叫中微子的粒子。中微子不带电，和物质的作用非常微弱。但这个假设一直没有得到实验证实。1953年美国物理学家莱因斯等在核反应中发现了中微子，首次证实了泡利的假设。     

汤川秀树与中国传统文化

回顾了汤川秀树的成长环境以及提出介子理论的过程，并论述中国传统文化对他的影响．     

物理学史中的十月

正1955年10月19日:宣布发现反质子(译自APS News,2016年10月)20世纪初期,科学家以为粒子的能量一定都是正数。但当1928年狄拉克(Paul Dirac,1902～1984)以方程式说明相对论性电子在电磁场内的行为时,看法就改变了。狄拉克提出说,反粒子可能和粒子都存在,两者成对,质量相同,只是电荷和能量相反*。在狄拉克的研究之后,科学家开始竞争,要找出实验的方法来证明反粒子的存在——这过程只花了4年的时间。1932年8月,一位年轻的加州理     

Z~0粒子的反常辐射衰变

1983年1月和6月,欧洲核子研究中心先后宣布发现了电弱统一理论预言的传递弱相互作用的 W±粒子和Z0粒子,实验观测到这些粒子的产额、质量以及相互作用性质都和理论的预言在误差范围内很好符合.W±粒子和Z0粒子的发现是对电弱统一理论的直接验证,但是实验结果与理论预言的很好符合也对人们提出了一个新问题:要进一步发展理论应该从哪里入手?这个问题促使人们密切注视实验中显现出来的与已有理论预言明显不一致的现象。 发现Z0粒子之后不久,就显现出一个重要的反常现象,即 Z0粒子的反常辐射衰变.欧洲核子研究中心发现 Z0粒子的实验,是通过…     

可能包含磁单极的材料——“旋冰”

磁单极是物理学家们认为可以单独存在的一种粒子,包含孤立的南极或北极,1932年,英国物理学家狄拉克,从理论上预言磁单极是可以独立存在的,此后,物理学家们用各种方法去寻找磁单极子,但都一无所获。     

小故事

 1984年12月22日晚在“纪念扬-密尔斯规范理论30周年大会”的勺园晏会上,扬振宁即席讲了几个小故事: 泡利很有威望,但对人不算十分客气,我当初在一次会上报告规范理论的想法时,刚写出第一个式子,泡利就发问:“质量是什么?”我答曰-时说不清楚。待我写下第二个式子,泡利又问:“质量是什么?”我回答“目前还作不出明确的解释”。泡利说:“这不是一个很好的借口”。这时,会议主持人奥本海默说让我讲完再议,我才得以讲完。次日早晨,我在寓所里收到泡利的一张字条,写着:“在昨天的情况下,我没法与你讨论。”后来,我与他当面讨论了。他建议我去看薛定谔的文章。     

β衰变对物理学基本规律的两次冲击

 β衰变是一种放射性衰变过程,在此过程中原子核放出一个正（或负）电子,或者吸收一个在轨道上的电子而衰变成另一种原子核。β衰变的研究对原子核物理和粒子物理的发展作出了巨大的贡献。特别应该指出的是,它曾经两次冲击物理学的基本规律:一次是在查德威克发现β射线能量的连续分布以后,尼尔斯·玻尔怀疑在β衰变中能量是否仍然守恒,后来泡利提出中微子假说成功地解释了β连续谱,“挽救”了能量守恒定律;另一次是在1956年,为了解释“θ-t”之谜,李政道和杨振宁提出了在弱作用中宇称不守恒的假说,后来吴健雄等人通过极化⁶⁰Coβ衰变实验证实了李、杨的预言。     

粲夸克的提出与发现

 科学通常是以下列方式向前发展的:首先,一个令人惊奇的效应在实验室里被观察到;接着,为了解释这个新现象,现有的理论框架必须加以拓宽或者改进。正是由于观察到了天王星运动的异常,才导致了一个海王星存在的预言。当伽伐尼(Galvani)把一口小刀接触到青蛙的腿部时,他发现青蛙的腿在抽搐,这因而导致了对电流的一个认识以及第一个伏打电堆的制造,X射线、放射性和奇异粒子的意外发现,也同样适合于这种科学发展的模式。     

中微子物理若干前沿问题

 在过去的几年间,大量的实验结果已经表明中微子有非零质量以及轻子味混合。这一进展为我们打开了一个全新的值得探索的基本粒子世界。关于中微子我们已经知道了多少,我们想要发现什么?本文将从理论与唯象的观点进行阐述。目前中微子物理的前沿问题主要包括:中微子真的发生味转化吗?有几代中微子?存在惰性中微子吗?中微子的质量是多少?中微子是马约拉纳粒子还是狄拉克粒子?轻子味混合矩阵的混合角有多大?轻子味混合矩阵包含CP破坏位相吗?如果包含,那么在中微子振荡和无中微子双β衰变中,这些位相会导致可探测的CP破坏效应吗?     

正电子湮没技术

 正电子湮没技术（ＰＡＴ）是一项较新的核技术．它是利用正电子与物质的相互作用来获得凝聚态物质的微观结构、电子动量分布及缺陷状态等信息的实验技术．正电子是电子的反粒子,这种粒子首先是狄拉克在１９３０年建立相对论量子力学时预言其存在的．两年以后安德逊（Ａｎｄｅｒｓｏｎ在宇宙射线中发现了它．它是人们发现的第一种反粒子．正电子与电子一样,同属于轻子．正电子和电子作为基本粒子的属性列于表１．从表中可以看出正电子与电子具有相同的静止质量和自旋,所带的电荷和电子的电量相等,不过是正的,因而也具有正的磁矩．但是,正电子和电子之间也有重要的区别．     

狄拉克当研究生时的活动

１９８７年１０月２０日是英国著名物理学家Ｐ·Ａ·Ｍ·狄拉克逝世三周年纪念日．由于他发现了原子理论的新的有效形式，与薛定谔分享了１９３３年的诺贝尔物理学奖．他的其它主要贡献有：１９３０年他在理论的基础上予言了正电子的存在，这个予言两年后得到实验证实；有名的费密－狄拉克统计法是费密和他各自独立地得出的；他的量子理论还予言了电子自旋的存在……．这篇文章记叙了他１９２３年起在剑桥大学当研究生时的学习生活，他对数学、实验和科学活动的重视，帮助了他科学思想的发展．     

沃尔夫冈·泡利--理论物理学界的良知

泡利是20世纪卓越的理论物理学家,他在原子物理学和量子力学领域都做出了重要 贡献,发现了"泡利不相容原理";建立了著名的"中微子"假说;提出了二分量波函数的 概念和著名的泡利自旋矩阵,并在量子场论、固体物理等领域都做了很多杰出的工作, 泡利对所有基本问题都具有极深刻的洞察力和准确的评判能力,这种能力对当时原子 物理学和量子力学的发展产生了积极的影响.