王淦昌方案

泡利的中微子假设和费米的β衰变理论非常成功，但是，科学家们信奉的是“实践是检验真理的唯一标准”。由于谁也没有测到过中微子，因此，人们对这一新理论持保留态度。就连泡利本人也曾对朋友说过，中微子恐怕永远也测不到。

也难怪泡利这样悲观，中微子的确非常难以测到。这是因为一方面它是中性的粒子，与其他带电粒子不存在电磁相互作用；另一方面，它的质量非常小，“身轻如燕”，“来去飘忽”，人们很难“抓住”它。据有人测算，平均地讲，一个中微子要穿透1000光年（1光年=9460万亿米）厚的铁块，才与其他粒子发生相互作用。我们知道，地球的直径还不到1300万米，即使把地球变成一个铁球，也根本阻挡不了中微子前进的步伐。如果把7300亿个地球排成一排，也只能使1个中微子的前进步伐受阻挡。中微子的这一特点，使得截获它或确证它的存在，成了一件极困难的事情。

泡利提出中微子假说的时候，德国柏林大学杰出的女物理学家迈特纳的研究生中，来自中国的年轻物理学家王淦昌也在研究β衰变和检验中微子的实验。寻找中微子的实验开始于1933年，至1940年时已有六七个实验。虽然这些实验能定性地支持中微子的存在，但没有一个能拿出确凿的证据来。1940年，已学成回国的王淦昌仔细研究了国际上有关的文献后发现，以前寻找中微子的实验有个相似之处：发生β衰变后（称为末态）的生成物有三个粒子（新原子核、电子、中微子），这个过程太复杂，难以准确地测量中微子的能量和动量，这就是以前那些实验缺乏定量性的原因所在。

年轻时期的王淦昌教授

怎样寻找一种比较简单的反应过程，或者说寻找一种只有两个粒子参与的末态的β衰变呢？王淦昌注意到一种叫“K俘获”的过程，这是原子核A俘获了离它最近（原子最内层即K层电子轨道上）的一个电子，而变为另一种原子核B并放出一个中微子v的过程。

在普通的β衰变中，A原子核变为B原子核后放出一个正电子和一个中微子，即

但是，在K俘获过程中，A原子核吸收一个电子后，变为B原子核并放出一个中微子，即

由上式可见，K俘获过程中，末态只有两个粒子参与：新原子核B及中微子v。王淦昌指出：“当一个β+类（即放出正电子的β衰变）的放射性元素，不放射一个正电子而是俘获一个K层电子时，反应后的元素的反冲能量和动量仅仅依赖于所放射的中微子，……只要测量反应后元素的反冲能量和动量，就很容易找到放射出的中微子的动量和能量。”

王淦昌根据这一思路，建议用铍7（7Be）的K电子俘获过程去探测中微子的存在。他的论文完成于1941年，可是，当时正值抗日战争最艰苦的岁月，他任教的浙江大学已内迁至贵州遵义，那里的条件很差，根本无法做这么复杂的核物理试验。于是，王淦昌把他的论文《关于探测中微子的一个建议》寄给权威的美国《物理评论》杂志，并发表在该刊1942年1月号上。文章一发表在国际上就引起反响，因为王淦昌提出了一种寻找中微子的好方法，有些物理学家马上按照他的方法进行实验。同年6月号上，《物理评论》发表了美国物理学家艾伦根据王淦昌方案所做的实验，证实了中微子的存在。这是1942年全球物理学界的一件大事。

在王淦昌方案里，中微子还是一个“隐身人”，因为人们还没有直接探测到中微子，只是从新原子核B的反冲里间接推测出中微子的存在。能不能利用中微子与物质相互作用引起的反应，直接探测到中微子呢？从理论上讲是可以的，但由于中微子与物质的相互作用极其微弱，这种实验是非常难做的。直到1956年，这种实验才由美国物理学家雷尼斯完成。这时，距泡利提出中微子假设已有整整26年了。