第1312章 渊天宫（149）（1/1）

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恩里科·费米紧紧抓住泡利关于“中微子”的假设，继续向纵深思索：如果中微子真的存在，那么，在原子核里出现的β放射性行为，就可以解释为这样一个道理：原子核中的中子在衰变成质子的过程中，不仅是放出一个电子，同时还放出一个中微子。这就是说，前面所讲的那种“换身术”不对，正确的方法应是：中子→质子+电子+中微子。

电磁力不可能产生这个过程，因为电磁力的传递者是光子，而在这种衰变中没有光子参加。费米作了一个大胆的尝试，他假定：从质子到中子的衰变过程，是由于自然界中某种新的力引起的。经过一番琢磨，费米得出了几个新颖奇特的结论：1.这个力要比电磁力弱10的11次方倍，但比万有引力要强得多；

2.这个力只能发生在四个自旋为二分之一的基本粒子之间；

3.这个力的作用力程非常短，几乎为零，即参与相互作用的粒子彼此一离开，力就迅速地消失了。

弱力没有本领把任何粒子束缚在一个较复杂的体系中，它只存在于一些粒子发生衰变和俘获的一瞬间，粒子之间一离开，弱力马上就消失。

人们认为自然界果真是存在着一种新的自然力——弱力。费米也因创立了弱力理论而闻名天下，他的理论得到了举世公认。

奇异的K介子：继1956年发现中微子之后，1957年人们又弄清了弱力还有一个奇怪的特性。事情发生在一种叫K介子的基本粒子身上。1949年，科学家第一次在宇宙射线的照片中，看到一种奇异的粒子，四年之后，用强大的加速器又人为地获得了这种粒子，后来把它命名为K介子。K介子有四种，其中两种分别带正、负电荷，记作K ±，另外两种不带电荷，记作K°、K 。所以称K -24介子为奇异粒子，其原意是，这类粒子产生的时间非常短，约只有10-24秒；但平均寿命则一般在10-10秒以上，相对来讲又很长。

宇称不守恒定律：说起K介子之奇异，还有它另一段很不平凡的经历。1955年前后，围绕着奇异的K介子，物理学上发生了一桩大疑案，当时物理学家发现有两种K介子：一种衰变成两个π介子；一种衰变成三个π介子。为了区别它们，便将前者命名为θ介子，后者命名为τ介子。θ和τ介子除了衰变的差别之外，其它性质几乎一模一样。假如认为θ介子和τ介子是同一种粒子，只不过具有两种衰变方式，那么，就要动摇现代微观物理学中一条神圣的基本定律——宇称守恒定律。

宇称守恒定律是关于微观粒子体系的运动或变化的、具有左右对称性的定律。微观粒子体系在发生某种变化过程时，如核反应、基本粒子的产生和衰变等，其变化前的总宇称（其值为+1或-1）必须等于变化后的总宇称。其物理意义是：粒子体系和它的“镜像粒子”体系都遵从同样的运动变化规律。这条定律后来被李政道和杨振宁所打破，证实基本粒子的弱相互作用中，宇称并不守恒。

中间玻色子理论：在已经发现的自然力中，弱力是最独特的一种，费米理论在解释弱作用过程中，尽管得到成功；但他提出：弱力只发生在基本粒子直接接触的一霎那间。很多物理学家不喜欢弱力的这种脾气，他们总是致力于追求大自然的和谐统一。

50年代末，李政道、费曼和盖尔曼等人，提出了一种新的理论——荷电中间玻色子理论。这种理论的建立，在相当大的程度上是基于电磁理论的启发。从中间玻色子理论来看，弱力和电磁力之间，只要把“电荷”换成“弱荷”，把“电流”换成“弱流”，把传递电磁力的“光子”换成传弱递力的“中间玻色子”，就立即可以得到有关弱力理论的新概念。弱力被描写成交换一种叫中间荷电玻色（这种中间荷电玻色子记作W±粒子）的过程，根据测不准关系，作用力的力程与交换的粒子的质量成反比。（测不准关系即一个微观粒子和某些成对的物理不可能同时具有确定的数值，其中一个量愈确定，则另一个量的不确定程度就愈大。）电磁力和引力的作用力程为无限大，被交换的光子和猜想的引力子的质量为零。而弱力的作用力程如此之短（小于10-15厘米），那么，被交换的W±粒子的质量必然很大。理论计算出这种粒子的质量，约为质子质量的75倍，为几十亿电子伏。

正因为中间玻色子太重，高能加速器很难把它产生出来，弱力的中间玻色理论，和费米理论一样，也可以用来解释基本粒子中的弱过程，并且很难区分哪一种理论更好些。

研究指出电荷群的稳定过程中存在对称性自发破缺。只有从其它途径获得与异号电荷吸引力等量且相反的力才能使电荷群稳定。电荷群外电场的变化可能改变电荷群的稳定性。未把微观物质看作电荷群时提出的强相互作用力和弱相互作用力是电荷群内部的力在两种不同情况下的表现。其中弱相互作用力是电荷群内部演变产生的电磁作用力。

这里所说的电荷群定义是：电量绝对值相等且数量相等的异号点电荷混合，正电荷与负电荷不重合。这些点电荷在空间中聚集形成的群体被称为电荷群。

粒子的自旋是粒子固有的角动量，是其内禀的属性，每种粒子都有其固定的大小不会改变。在数值上，粒子的自旋角动量S=[s(s+1)]^(1/2)h（其中s是自旋量子数，电子质子中子的s=1/2，光子的s=1，介子的s=0；h=h/(2π)≈1.05*10^-34(J.s)，h是普朗克常数）。s是整数还是半整数对粒子的统计性影响很大，着名的泡利不相容原理本质上就是s为半整数的粒子遵循费米-狄拉克统计。

自旋为1，就是象光子那样指其自旋量子数s=1，相应的其实际角动量S=√2 h。自旋可以粗略地理解为自己旋转，但严格来说这是不对的，因为微观粒子是被认为是点粒子的，一个点怎么旋转？注意，这里说的粒子都是指基本粒子——没有内部结构的点粒子。像原子、分子这样的复合粒子还是一个模糊的形状的。

传播弱力的传播子有W+、W-、Z这三种矢量玻色子。所谓矢量就是指其自旋为1，跟光子一样；所谓玻色子也是指其自旋是整数。