泡利的假设

泡利的假设

能量守恒定律是自然科学的基础,迄今为止尚未发现哪个自然过程是不遵守能量守恒定律的。为了解释β衰变过程中的这些怪现象,人们提出了种种方案。

1930年,奥地利物理学家泡利提出了一个大胆的假设:如果认为在β衰变过程中,原子核在放出电子的同时还伴随放出一种未被我们查到的未知粒子的话,那么,上面列举的种种矛盾都可以立即获得解决。这也就是说,先承认有一种未知粒子悄悄参与了β衰变的过程,然后再根据各种守恒定律的要求,倒过来确定它的各种性质。

首先,根据电荷守恒的要求,在反应式n→p+e+x(x即泡利假设的未知粒子)中,要求等式两边的电荷相加为零,故x也应是零,即未知粒子是中性的。泡利的假设提出后不久,意大利物理学家费米就把这种新提出的中性粒子命名为“中微子”(记作v,读音“纽”),以区别于那个也是中性的、但质量却大得多的中子。

其次,中微子的质量究竟小到何等地步?根据能量守恒定律的要求(费米假设能量守恒定律还是必须遵守的定律),未知粒子的“静止质量”应当等于零。

至于动量守恒方面,由于有第三个粒子参与,从几何学的角度分析,动量守恒当无问题。

类似地,如果假定这种未知粒子的自旋为1/2,角动量守恒定律也是能够成立的。

在泡利“中微子”假设的基础上,费米提出了新的β衰变理论。他认为在原子核的β衰变中,中子在转变成质子时产生了电子和中微子。