带电粒子物理发展史（上）

发布时间：2025年11月21日 12:17

举例：MediaWiki）

1920年，戴维又见到自由自旋当当中能被撞击出一种上头极性的量子，将它称为离子。同时他确信自由自旋当中一定会还有一种当中性量子。12年在此之后，戴维的很多学生查德威克被选为了第一个见到当氘的人。

在先前的人们却是，这师徒三代见到的自旋、离子、当氘就是离子结构里的三种必需量子，一般来说是它们三个是不可再进一步分的。那么推开氢气透镜，侧重到自由自旋与自旋当中间、离子和当氘当中间的空隙，这确实就是氢气呢？

很遗憾，在见到三种量子期间暴发的朋友们“动能失窃案”，预示着事并很难那么直观。

氢气探寻的小插曲：动能失窃案

1896年阿尔及利亚生物学家贝克勒尔见到了一种奇怪的情形：某种成份但会自发朝著放出几种辐射，这种情形被称为天然放射性。前面写道的戴维，就是能用天然放射性闪光的α辐射轰击纸才见到的自由自旋，他赠与几种辐射起了名称（高能自旋辐射叫做β辐射，重成份自由自旋辐射叫做α辐射）。

1914年，戴维的很多学生查德威克见到某种成份的自由自旋暴发裂变的时候，但会归因于一个最初的自由自旋和β辐射量子。按理来说是这就是直观的一个裂变每一次，但是它的特别之处在于，这个每一次前后的动能不物理系统了。

动能物理系统定律平面图（幻灯片举例：topperlearning.com）

按照动能物理系统定律，裂变先前自由自旋的动能一定会等于裂变在此之后的最初自由自旋动能加上β量子的动能，但是今日裂变在此之后的动能奇特地不及了一拿走拿走，这就是先前引起轰动的“动能失窃案”。

此案一出，各方大老都想推论这个情形，特别是量子学派掌门人玻尔显得异常高兴，他甚至想实际上弃置打碎宗教性的动能物理系统，改换成总和物理系统。什么意为呢？直观来说是就是经过多次测定动能是物理系统的，一般来讲测定就不一定物理系统。

好在他的很多学生泡利比较诚恳，他觉得为了一个β裂变情形废打碎使用多年的动能物理系统定律，没必需啊。泡利心里：动能不及了，我再进一步假设一个看不见的量子给它转回就行了，而且由于电磁场物理系统，这个量子一定不上头电。就这样泡利确信了一种最初的量子，此后生物学家费米给它起了个名称叫必需粒子。

1933年费米在泡利的基础上更进一步，明确提出了“β裂变理论”，看来自由自旋里的离子和当氘可以互相转化，当氘放出一个自旋和必需粒子变成一个离子，离子放出一个正自旋和必需粒子变成一个当氘。至于这个正自旋是啥，我们右方再进一步推论。

β裂变理论（幻灯片举例：译者；也）

这套“β裂变理论”前后动能、电磁场全部物理系统，堪称极致。但是先前的生物学家们一直不想申明这套理论，主要原因是费米和泡利确信的必需粒子实在是太少了，生命体有很难能力观测到它还是个未知数。

直到1956年黑森斯和科温才观测到必需粒子的影子，此后的研究还见到必需粒子不瞳有一种，而是三种，从而有力得出结论了费米和泡利的想法。今日关于必需粒子的研究还是一个先是起步的状态，2015年的诺贝尔电学学奖就获奖者了得出结论必需粒子叠加的梶田隆章和麦克唐纳。

这下，量子家族又多了一个必需粒子，那当我们用“氢气透镜”这两项打碎必需粒子在此之后，我们离显然的氢气还有多远？别急，且看下回分解。

参考文献:

[1] Griffiths D . Introduction to Elementary Particles[J]. Academic Press, 2008.

[2]郭奕玲, 沈慧君. 电学学史 (第二原版)[M]. 清华大学出原版社, 2005.

[3]涂涛,郭瞳灿.氢气不空[J].电学,2018,47(09):549-556.

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