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明晰上限的验证
在泡利提出“中子”假说前不久，即１９３０年秋，王淦昌官费赴德国留学，在柏林大学威廉皇帝化学研究所从师于迈特纳。迈特纳（L.Meitner）是位杰出的犹太裔女物理学家，她和哈恩（O.Hahn）最早开始测定β谱射线能谱。１９１４年查德威克用计数器发现β谱是连续谱后，迈特纳和其他物理学家随即用实验加以确切证实，并首先从理论上进行解释，虽然她的解释后来又被实验否定，但她提出的“量子化的原子核不应当发射具有可变能量的电子”的观点，对泡利有相当影响。泡利１９３０年１２月４日提出“中子”的那封信，正是写给盖革（Hans Geiger）和迈特纳的。而王淦昌正是在导师迈特纳的指导下介入中微子研究的。
１９３１年６月，泡利应邀参加美国物理学会在帕萨迪纳（Pasadena）举行的会议，第一次当众报告了关于β衰变中会出现一种穿透力很强的新的中性粒子的想法。据庞捷科尔沃回忆说，当泡利讲到这里时，费米（E.Fermi）激动地打断泡利的话高声嚷道：“那就叫它中微子吧！”
泡利深知，无论中微子在理论上多么重要，如果这种粒子不能被实验检验，就没有物理意义。但是，由于中微子独特的性质，要验证它，在当时看来，连泡利自己也觉得“似乎不太可能”。经过反复思索，泡利在帕萨迪纳会议提出了一个实验上可以检验的预言：从核里辐射的β粒子和穿透力极强的中微子的能量总和应该有一个明晰的上限。泡利指出：“从经验的观点看，我认为决定性的是电子的β谱是否显示一个明晰的上限”。［（３）］泡利认为如果β谱的上限是明晰的，那么他的关于中微子的设想就是正确的，而玻尔的观点是错误的。因为按照玻尔的看法，β谱将有一个强度逐渐减弱的长尾巴。
不久，在柏林大学的王淦昌按照迈特纳的指导，选取RaE的β谱进行研究。由于这是一项全新的探索，没有现成的实验装备，必须亲自动手制作仪器设备，王淦昌的此项研究是十分艰苦的。
功夫不负苦心人，王淦昌的实验终于获得了重要成果。１９３２年１月，王淦昌在德国《物理学期刊》第７４卷上发表题为《关于RaE的连续β射线谱的上限》的论文［（４）］，在这篇文章中，王淦昌不仅介绍了用自制的计数管测量、研究ＲａＥ辐射的β射线的能谱的结果，并且由于精确地测定了Ｃｕ对ＲａＥ β辐射的吸收曲线，从而准确地得出：
“ＲａＥ的β谱的上限为：Ｈρ＝５３００；β粒子能量高于Ｈρ＝５０００的数目，最多不超过总数的０．１％。”
王淦昌的这篇论文以精确的实验结果，在物理学史上第一个证实了泡利关于β谱有明晰上限的预言，从而有力地支持了中微子假说。
在王淦昌正式发表论文证实β射线谱有明晰上限之后，英国剑桥大学卡文迪许实验室著名物理学家埃利斯（C.D.Ellis）和莫特（N.F.Mott）在１９３３年发表《β射线类型的放射性衰变中能量关系》［（５）］，也用实验证实β连续谱确有一明晰上限，其能量等于β衰变前后原子核的能量差。
１９３４年，埃利斯的学生亨德森（W.J.Henderson）发表题为《钍Ｃ和Ｃ＂的连续β谱的上限》［（６）］的论文。他通过对钍Ｃ和钍Ｃ＂的实验研究，也证实β谱有一明晰上限。
至此，泡利在１９３１年由中微子假说导出的β谱应有明晰上限的预言被实验完全证实。王淦昌、埃利斯、莫特和亨德森都做出了各自的贡献。而王淦昌的工作，有两点特别突出。其一，王淦昌的实验选取的是国际上关注的更适宜的元素ＲａＥ，它在β衰变时不夹杂γ射线；其二，他实验结果发表的时间比埃利斯和莫特早一年半，比享德森早两年多。应该承认，是王淦昌最早用实验证实了泡利的预言。但遗憾的是，王淦昌的这一科学贡献，却长期被忽视了。美国西南大学物理和天文学教授布朗（L.M.Brown）直到１９７８年１２月在《今日物理》（Pyhsics Today）上撰文，却仍把这一重要科学成就仅仅归功于埃利斯和莫特［（３）］。而英国著名科学哲学家拉卡托斯（Imre Lakatos）在他的名著《科学研究纲领方法论》中也有着类似的失误。他写到：“但按照我们的标准，（一个新的理论－－笔者注）成功地预测某个新颖的事实是必需的。泡利理论也提供了这样的新颖事实，因为泡利理论有一个有趣的可观察的推断：假如没错，β光谱必定有一个清楚的上限。这一问题当时没有定论，但埃利斯和莫特对它发生了兴趣，很快埃利斯的学生亨德森证明实验支持泡利的纲领。”［（７）］
这些错误观点长期以来在科学界广泛流行，以至连对王淦昌十分崇敬的李炳安、杨振宁在《王淦昌先生与中微子》一文中也认为：亨德森于１９３４年发现ＴｈＣ和Ｔ上一页 [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] 下一页 |
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