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。普通β衰变的末态有三体，三种东西分不清楚，很难测出中微子，需要另外的方法来探测中微子。经过反复思考，我想到用Ｋ电子俘获的方法探测中微子。”［（１５）］
王淦昌将他的验证中微子存在的简单方法写成论文《关于探测中微子的一个建议》［（１６）］，于１９４１年１０月１３日寄到美国《物理评论》，并在１９４２年１月发表。
王淦昌在这篇论文中抓住了两个关键问题。
第一提出Ｋ俘获的办法来探测中微子的存在。他指出：
“当一个β［＋］类的放射元素，不是放射一个正电子，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……。”
这里王淦昌论述的核心，就是把普通β衰变末态的三体变为Ｋ俘获的二体，这就使中微子的探测有了实际的可能。
第二，是对放射源的选择，他建议用铍Ｂｅ［７］的Ｋ电子俘获过程去探测中微子的存在。Ｂｅ［７］的核衰变是特别有意义的。它是最轻元素的放射性同位素中的一个，核的质量愈轻，则它所经受的反冲作用也应该越显著；另外，实验证明，Ｂｅ［７］衰变为Ｌｉ［７］时，既不产生γ射线，也不产生正电子，即Ｂｅ［７］的核都是以Ｋ俘获的方式衰变的。这些特点在有关核的反冲作用实验的实现上，起着重大的作用。显然，王淦昌选用Ｂｅ［７］，其意义不仅仅是技术上和细节上的更动，它把前期核反冲实验推进到“反冲动量存在”的肯定性结论。
非常遗憾的是，由于当时国内根本不具备进行实验的起码条件，王淦昌没能亲自做这个实验，对此，当时王淦昌先生的学生许良英为我们提供了十分珍贵的历史资料，许良英当时是浙大物理系四年级学生，他的毕业论文导师正是王淦昌教授。
１９９２年底，在北京采访许先生时，有幸阅读了他那篇题目是《β衰变和中微子存在问题》的毕业论文。该论文全面地介绍了当时已知的β衰变的各种理论及著名实验，并深入地进行了具体探讨，其引用的英文文献总计７０篇。文章结尾写道：“本文在王师淦昌督导之下完成，愿意在着重分析实验数据和做几个实验的。但因近年国外书报残缺甚多，新的数据无从知悉；又自抗战以后，物资流通不易，加以王师设计之用Ｂｅ［７］俘获Ｋ电子时看反冲动量，以确切检查中微子的实验在国内根本无从着手，所述诸事，均甚感遗憾。”［（１７）］这段写于１９４２年７月２９日的文字，真实地记录了王淦昌把自己探索多年才获得的实验方法寄往国外，由别人去做的原因所在。
王淦昌的论文发表后，美国物理学家阿伦（J.S.Allen）立即按照王淦昌的建议进行实验，并很快取得肯定结果。两个月后，即１９４２年３月１６日，阿伦把他的题为《一个中微子存在的实验证据》［（１８）］的论文寄到《物理评论》，并在该刊１９４２年６月发表。阿伦在文中一开始就明确指出：
“单个中微子存在的假说对β射线连续谱中自旋和能量守恒是必要的。由于中微子没有电荷，磁矩极小，以及静止质量极小，探测中微子的唯一实验方法就是探测辐射中微子的放射性衰变的反冲核。因为β衰变本身是三体过程，所以为了得到中微子的动量并进而知道它的质量，就必须测量放射出的电子和剩余原子核各自的动量，以及二者的角度。”
“包含一个Ｋ轨道电子的俘获的β衰变过程，提供了另一探测中微子的可能方法。Ｂｅ［７］的衰变是这种过程的最佳例子。王淦昌最近建议用这种物质来进行探测单个中微子的实验”。
“因为Ｂｅ［７］衰变很简单，没有放射出电子，所以如果观察反冲核，则它应完全取决于放出的中微子。故只需测量反冲的Ｌｉ［７］核的动量－－尽管这是困难的－－就可知道放射的中微子带走了多少能量和动量。假设中微子的静止质量为０，则Ｌｉ［７］反冲的最大能量为５８ｅＶ。而放出０．４５Ｍｅｖγ射线的另一过程应有最大能量为１５．６ｅＶ”。
“由于反冲的能量如此之小，这种实验证明必须在真空中进行，并且需要一优质的光电倍增管来探测这一很慢的反冲原子核。”
显然，阿伦正是根据王淦昌提出的原理进行实验的。阿伦实验表明：
（１）Ｂｅ［７］核在Ｋ俘获后没有放出别的带电质点；
（２）Ｌｉ［７］核反冲能量预期值为５８ｅＶ，实验测得为四十几电子伏。
尽管由于阿伦用的样品较厚和孔径效应，没有观察到单能的Ｌｉ［７］反冲。但实验结果说明，在Ｂｅ［７］以Ｋ俘获的途径衰变为Ｌｉ［７］的过程中，Ｂｅ［７］的核是受到反冲作用的。很显然，相应于这种反冲作用的能量，必会被某种粒子所携走。
“王淦昌－阿伦实验”是世界上第一个比较确切地验证中微子存在的著名实验。“这个结果不仅证明中微子存在，也证明在核范围内能量和动量都守恒，为费米理论提供了巩固的实验基础。”
诺贝尔奖获得者杨振宁教授对王淦昌１９４２年的这篇论文非常推崇，并与李炳安合作对此进行了深入研究，发表了论文《王淦昌先生与中微子》，他们称赞王上一页 [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] 下一页 |
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