兀介子还有什么用武之地?

兀介子还有什么用武之地?

介子,是微观粒子家族中的一个成员:为什么取“介子”这个名称呢?原来,当初日本物理学家汤川秀树预言,它的质量介于电子和质子之间,故得其名。在原子核中,介子能够使质子和中子胶合起来,这就是它的特长。

那么,介子是怎样被发现的呢?

1929年,22岁的日本青年汤川秀树从京都大学毕业以后,在没有导师指导的情况下,凭自己的聪明和勤奋,走到了当时原子核物理学的最前沿。在一定程度上,他是个自学成材的科学家。当时,世界上许多第一流的物理学家都在思考这样一个令人头疼的难题:是什么原因使得质子和中子紧紧地集中在原子核内部的呢?种种尝试性的说法归于失败,人们除了叹息,几乎有点束手无策。汤川秀树也想解开这个原子核内部的斯芬克斯之谜,他独辟蹊径,预言有一种人们还没有认识的微观粒子在质子和中子之间起着联络作用。经过周密的计算和研究,他指出,这种粒子比电子重200多倍,大约是质子质量的七分之一,他就命名这种粒子为“介子”。1934年11月,在一次数学物理年会上,汤川秀树正式把它推上了微观粒子的舞台,介绍给公众。也就是因为这个原因,汤川秀树成为获得诺贝尔奖金的第一个东方学者,时间是1949年。

然而,提出预言是一回事,实验证明却是另一回事。20世纪30~40年代,高能量大型粒子加速器还没有问世,所以,科学家只能到宇宙射线中去寻找介子。

1934年到1936年之间,美国物理学家安德逊和尼特迈耶尔等人在宇宙射线的云室实验中果然寻到了质量介于电子和质子之间的粒子,这引起了物理学界的无比兴奋和激动。不过,人们高兴得太早了,他们欢呼接待的并不是汤川秀树所预言的介子,而是与它有血缘关系的第二代粒子,真是阴差阳错,以后,人们为了区分这两种介子,将前者称为介,而称后者为子。

直到1947年,英国物理学家鲍威尔和他的实验小组,改进了探测手段,在高空气球上进行实验,真正在宇宙射线中发现了丌介子。经过测量,它的质量是电子的273倍,而/J子质量却只有电子的207倍。从汤川秀树预言丌介子的存在,到鲍威尔最终寻到它,前后整整经历了12年,在这其间,许多科学家为了寻找丌介子,不知花费了多少个日日夜夜,怪不得有人说它是“犹抱琵琶半遮面,千呼万唤始出来”呢!

那么,为什么在这么长时间里人们没能找到丌介子呢?因为它太爱开玩笑了。当冗介子从宇宙中穿过大气层的时候,它就摇身一变成了第二代粒子,大摇大摆地闯入了人们设置的陷阱,他们以为捕捉到了丌介子,其实却上当了。直到人们造出了新型的探测工具,才了解丌介子的真面貌。

科学家们从丌介子身上吸取了教训,深深感到不能单靠宇宙射线,坐等大自然的恩赐,而是需要自己动手,兴建大型粒子加速器20世纪40年代,高能加速器问世了,就在1948年,人们第一次在加速器中把丌介子“接生”出来了。从此,人类在微观粒子世界里才由必然王国走向自由王国。对粒子物理学家来说,高能加速器就像自己的眼睛一样宝贵。

今天,人们将丌介子应用在许多领域,例如,医生用它来对付癌细胞,效果还很不错呢!亲爱的读者,你还能为它的应用开辟新的领域吗?还能为丌介子为人类服务锦上添花吗?