自然界存在3种不同类型中微子的实验证据

 一、证实电子中微子存在的实验中微子是泡利于1930年为了解释核的β衰变中电子的能量是一个连续谱而假设存在的粒子,可是人们一直未能从实验上证明中微子的存在。1941年,王淦昌先生建议用原子核的K电子俘获测原子核的反冲能量来证明中微子的存在。     

新科学与新技术

中微子存在的直接证明从激发态原子核放射出来的α粒子和γ射线均具有严格的固定能量。但在β蜕变时,放射出来的电子则具有各种可能的能量,从零一直到标帜所予原子核的某个最大值为止。为了使这一事实与能量守恒定律以及原子核具有不连续的固定能阶相谐和,德国物理学家鲍里于1933年假定,在β蜕变时除了电子以外,同时还有另一种不带电的粒子从原子核中放射出来,它带走了一部分能量。这种粒子便称之为中微子。许多实验表明,别种核过程(K俘获,介子的蜕变)中,也一定有中微子参加。     

物理系毕业的共和国两弹一星元勋

■王淦昌Wang Ganchang(1907-1998)核物理学家.江苏常熟人.1929年毕业于清华大学物理学系,是物理学系第一批毕业生之一.1933年获德国柏林大学博士学位.20世纪40年代初提出通过轻原子核俘获K壳层电子释放中微子时产生的反冲中微子的创造性实验方法.20世纪50年代领导建立了云南落     

关于中微子质量的新观念

1.引言 1930年,泡利(Pauli)为了解释衰变过程中的“能量失踪”现象,最先假设存在着一种中性粒子──中微子(neutrino).衰变是原子核领域中的一个普遍现象.按照泡利的假设,实际上氚核的衰变过程是: H3—→He3 e- v。其中v.是一个反中微子.以这个假设为基础,就容易解释产衰变中电子的连续能谱──居里标绘图.当 H3 衰变为 He3时,释放出的能量在电子和反中微子二者之间分配.有时电子几乎不具有动能,而反中微子差不多集中了可得到的全部能量,有时反中微子能量很小,而电子的能量却十分接近居里标绘图中可能最大的能值. 几年之后,费米(Fermi)系…     

卡姆兰德实验发现反应堆中微子消失

 由日、美、中科学家组成的卡姆兰德(KamLAND)实验组在2002年12月6日宣布发现了核反应堆中产生的电子反中微子消失的现象。这意味着反应堆中产生的电子反中微子发生振荡,变成了另一种没有被探测到的中微子。这项重要的实验结果确证了太阳中微子振荡,并确定了中微子振荡的关键参数,是近年来与中微子有关的一系列重大发现之一,对粒子物理、天体物理和宇宙学具有重大意义。1.中微子及其质量中微子是一种非常小的基本粒子,几乎不与任何物质发生作用,很难发现和探测。1930年泡利为了解释原子核β衰变时能量似乎不守恒的问题时,提出是一种不可探测的中性粒子带走了能量。     

许国以身仁智勇，巧术灵思世所倾——纪念王淦昌先生百年诞辰

王淦昌先生是我国杰出的实验物理学家，物理学教育家，两弹元勋。他是我国核科学奠基人之一，也是世界上最早提出激光核聚变概念的物理学家之一。王淦昌先生在抗日战争的艰苦年月，创造性地提出探测中微子的实验方案，为证实中微子的存在做出了重要贡献。新中国建立后，王先生首先领导建立了云南落雪山高山宇宙线实验室，之后在苏联杜布纳联合原子核研究所，他领导的研究小组首先发现了反西格马负超子，享誉国际。上世纪60年代初，王淦昌先生“以身许国”，参与领导了我国核武器的研制和发展，为我国国防现代化立下卓越功勋。王淦昌先生一生热爱祖国，献身科学。晚年大力提倡高新技术发展，坚持科研工作，直到生命的最后一息。王先生为国献身的精神是我国科学界公认的楷模，值得我们永远学习和纪念。2007年5月，恰逢王淦昌先生百年诞辰，本刊特组织纪念专题，纪念这位品德高尚、功勋卓著的前辈物理学家。[编者按]     

中微子质量之谜

中微子有无质量,苏、美科学家的实验结果不一致.为什么? 两年多以前,莫斯科的实验小组宣布中微子的质量至少不低于20eV.他们的结论得到爱沙尼亚科学院塔林实验小组的工作结果的支持[1].氚核(由一个质子和两个中子组成)β衰变为氦-3核(由两个质子和一个中子组成),当一个中子变为质子时,将释放出电子和中微子.莫斯科小组测量电子的能谱,从所得电子能量的极大值计算出中微子能量的极小值.从而得出中微子的质量;而塔林小组是用极灵敏的技术测量氚和氦-3质量之差,这一差值乃是中微子和电子在β衰变过程中所带走的总质量-能量.两个小组的实验结果…     

如何正确理解氢原子的能量──折合质量的物理意义

当考虑原子核的运动，引进折合质量μ以后，氢原子的能量Ｅ＝μｖ２＋Ｕ（ｒ）表示电子相对于原子核运动的能量呢？还是表示氢原子在其质心参考系 中的能量？这显然是一个重要的问题，然而却存在不少混淆．本文证明：上式是整个氢原子在其质心参考系中的能量，并非电子相对于原子核运动的能量．一．三种不同的相对运动的能量     

王淦昌先生

 王淦昌先生是国际知名的物理学家。他在科学研究和教育战线上孜孜不倦地奋战了六十年,为基础研究、国防建设做出了多方面突出的贡献,为我国科学事业培育出几代人才,是我国粒子物理学和核物理学的开创者之一。王淦昌先生于1941年提出验证中微子存在的实验方案,得到实验验证,成为当时国际物理学的重要成就。他于1959年在苏联杜布纳联合核子所发现反西格玛负超子(?)是该研究所自成立以来所取得的最重大成果。这项工作于1982年得到国家自然科学一等奖,也是我国物理学家第一次取得的最高自然科学奖。     

短寿命中子解决了氦丰度问题

几十年来,物理学家们就已明确知道,在原子核内的中子是稳定的,但单独存在的中子则要衰变为质子、电子和反中微子.然而,(1)由于中子衰变的半衰期比较长,实验用的中子束中只有很小一部分中子衰变了,而在测量中往往又容易遗漏掉一些衰变的中子;(2)物理工作者是用对所产生电子的计数来发现中子衰变数的,但由于这些电子具有很宽的能量范围,在实验中,极易漏数了能量上、下限附近的电子.这就使中子显得比实际情况更为稳定,导致得出较长的半衰期.1950年左右,所获得的第一个中子半衰期为 12.5 min.此后,实验逐步改进,目前公认的自由中子半衰期为10.4 …     

吴健雄教授科学实验的启发

吴健雄教授是一位杰出的实验物理学家,做过许多精彩的物理实验。这里简单介绍她做过的六个物理实验,并且谈谈这些实验的启发。1第一个实验———β衰变电子能谱形状的实验[1]20世纪30年代,吴健雄开始了她的实验研究。早在30年代末到40年代中期,她就在实验上研究过伴随电子俘获的内韧致辐射,以及铀裂变中的放射性氙。1946年起她着手研究原子核β衰变,进行了一系列的实验。在原子核β衰变中,原子核内一个中子转变为一个质子,同时放射一个电子和一个反中微子。此外还有放射正电子的β衰变。Fermi的β衰变理论给出了β衰变电子能谱的形状。实验…     

王淦昌的"中微子探测建议"与诺贝尔奖擦肩而过

“关于探测中微子的建议”是王淦昌一生最重要科研成果之一．这篇原创性论文产生的物理背景、主要思想和它的巨大影响均得到了扼要的阐述，明确指出王淦昌与诺贝尔奖擦肩而过．     

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。     

电子和X射线激发原子核

本文研究了关於电子激发原子核的理论。对当原子核由於各多极核矩和电子的电磁相互作用而引起的激发截面进行了一些估计,并且导出表示电子和X射线对原子核激发现象相互关系的公式。这公式仅是原子核能级跃迁中的能量、角动量、和宇称的函数,而不因其他原子核性质而变。把理论的结果和激发In¹¹⁵的试验测量作了一些比较。不过因为缺乏充分的实验测量数据,没能从这比较上得到肯定的结论。於是建议了一些可能进行的研究原子核能级的试验方法。     

高能电子对原子核弹性散射的一个近似计算法

一.导言 在高能电子对原子核弹性散射的现象中,我们不能把原子核作为点电荷来处理,而必须把有关原子核结构的某些因素,如原子核半径的大小与原子核内电荷分布的情况,同时考虑进去。 这方面的实验,首先是由莱曼(Lyman)等开始做的。他们用能量为20Mev的电子来做对铝、银、金等原子核的散射实验。在这种能量下的电子对原子核散射时,只能决定原子核半径的大小,而不能决定原子核内电荷分布的情况。霍夫斯塔脱(Hof-stadter)等利用直线电子加速器所发出的能量在100Mev一200Mev的电子研究了     

实践得真知长才干

 值此庆祝王淦昌老兄八十五寿辰之际,我将他的探测中微子存在的建议和反∑^-超子的发现两事对人们有何启迪,谈谈我的想法.     

难以捉摸的惰性中微子

<正>中微子总是带来惊奇。Wolfgang Pauli于1930年推测了中微子的存在。后来,物理学家们了解到中微子振荡,即已知的3种"味"(电子、μ子和τ子)的中微子在空间飞行时,周期性地相互转换。最近又发现,决定着中微子振荡的参数与理论预期截然不同。近来,费米实验室的MiniBooNE实验数据表明,μ中微子转换成电子中微子所飞过的距离,比通常发生中微子振荡的距离短得多。20世纪90年代末,Los Alamos的液体闪     

科学实验中的“双盲”准则

 为什么在心理现象一类科学实验中必须坚持“双盲”的准则?在李政道教授所著的《粒子物理和场论导引》一书中,有一个很好的例证。1947年,鲍威尔从实验上明确区分出π介子和μ子,人们便开始了μ子衰变为电子加中微子μ^?→e^?+两个中微子及反中微子的电子能量谱形的研究。     

原子的超精细能级与光谱超精细结构

 原子是由原子核和核外电子构成的,原子核和核外电子都处在运动状态,具有能量.根据实验(例如光谱实验和夫兰克-赫兹实验等)和量子论研究表明,原子中电子(原子核也一样)的能量不是任意的,只能取一些不连续定值,即是量子化的.这些不连续的能量状态就是原子能级.     

中高能电子散射

电子散射是一个老的题目,也是当今中高能核物理学发展的前沿.早在 1929年莫特[1]从理论上研究了快电子被原子核散射的问题.他假设原子核为点电荷,电子用狄喇克波函数来描述,这样得到的截面公式与熟知的卢瑟福公式是不同的,后来称之为莫特散射截面,其中α=e2/hc　1/37是精细结构常数,E是入射电子的能量,θ是散射角.1934年Eug-ene Guth[2]用波恩近似方法研究快电子被原子核散射问题,其结果与电子被点库仑电荷散射有偏差,这预示电子散射可以用来研究原子核的大小.但是由于当时实验条件的限制,电子散射的实验研究宜到第二次大战结束后才开始. …