中微子是预测的吗? (10元标准版)

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中微子是预测的吗?

(10元标准版)

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摘要

根据现代物理学的发展史中的记录:瑞士物理学家泡利在1930年预测了中微子后的26年才被实验所发现、且又经39年的严格审查后发现者才获得了诺贝尔物理学奖。

本研究对中微子的发现真相进行了深入的探究,并获得的研究结论是:现今所称的中微子并不是泡利原来预测的新粒子,原来预测的新粒子其实就是当时已发现的γ射线光子。

本研究的目的希望能公正、准确地记录人类科学研究的历史,为加快科学的进步助力。

关键词

物理  中微子  新粒子

 

命题

中微子并不是泡利预测的新粒子

 

背景

详见参考文献1,1896年2月法国物理学家发现了放射性。1899年卢瑟福等人研究放射性时发现天然放射性的射线有几种不同的射线:一种是带正电的α射线,一种是带负电的β射线。1900年法国化学家维拉德确认镭的射线还有不带电的第三种射线,1902年卢瑟福将这种射线命名γ射线。1914年卡文迪许实验室物理学家查德威克公布了关于这三种射线能谱的研究结果:放射性物质所发射的α射线和γ射线的能谱是分离的,β射线的动能有一个连续变化的能谱范围,而且电子能量的最大值与原子核的未态能量加在一起才能满足能量守恒定律。德国放射性化学家迈特纳(L.Meitner)从量子论出发,深信这些连续谱线属于次级射线引起的,她设想、初级电子在离开后核后经过原子内强大的电场区时,由于各种原因要损耗能量。剑桥化学家埃利斯(C.D.Ellis)持不同的观点,他设计了一个实验以证实自己的看法,如果实验装置安排恰当的话,能够将电子发射时放出的能量全部转化为热能,通过测量热量即可断定连续谱是最大值还是平均值。实验证明埃利斯的看法是正确的,即发射电子的能量比按能量守恒定律预计的要小。波尔(N·Bohr、因其对原子结构理论的贡献于1922年获得诺贝尔物理学奖)称迈耶(Mnyer)和亥姆霍兹(Helmmholtz)时代建立起来的神圣不可侵犯的能量守恒定律崩溃了。迈特纳正确地对待这一令人心烦的问题,她与奥尔特曼(Walther Orthmann)重复了这一实验,并证实有部分能量以某种形式逃过检测器,她相信γ射线很可能伴随着电子一起发射,这一现象如果是真实的,那人们又可重建能量守恒定律。迈特纳精益求精的实验和准确的测量为泡利的中微子假设奠定了基础。

泡利认为在他看来,为了解释这种现象,唯一的出路就是承认原子核在放出β电子的同时,还放出另外一个粒子,这个粒子有很大的穿透性,以致在所有的仪器中都没有留下踪迹。并在其1930年12月4日的公开信中大胆提出:“只有假定在衰变过程中,伴随着每一个电子有一个轻的中性粒子(称之为中子后又改称为中微子)一起被发射,射出来中子和电子的能量之和为常数,才能解释能谱的连续”。

1956年美国物理学家柯万(Cowan)和莱因斯(Reines)第一次通过实验直接探测到了中微子,并于1995年获得诺贝尔物理学奖。

上述是现代物理学的发展史中记录泡利1930年已预测了中微子的存在。

 

分析与论证

  1. 中微子基本不与电子作用!

按照泡利假说:在β衰变过程中,中微子放射时带走了另一部分能量,总体而言然能量守恒;更具体地讲:电子放射出去时带走了大部份能量,而中微子带走了另小部分能量,使总能量守恒。泡利这个假说的实质是说电子将与小部分能量传递给了中微子并一齐放射出去了,所以总能量守恒。

但是、根据物理力学原理如果电子要将能量传递给中微子则需要二者发生力的作用,而现代科学实验已证实了真正的中微子与包括电子的各种物体的作用概率是极极极低而接近为0,人类对中微子的超超强的穿越物体能力也只是近代才认识到的,所以、β衰放射的每个电子根本无可能都能够将部份能量传递给中微子的!

又以反证法论证:如果上世纪30年代已经发现了中微子能带走能量,那就可用检查能量有否被带走来快速判定中微子有否出现!而实际上现今检测中微子的装置却是非常巨大和复杂的,这说明了检测中微子是非常困难的,以1930年的检测能力是不可能发现中微子带走能量的。另外、从柯万和莱因斯实验探测到了中微子,却要在39年后才获得诺贝尔物理学奖就可感受到学界对该实验结果的疑虑之巨大。

根据上述中微子与电子的作用概率是极极极低而接近为0的理由,且β衰变所放射的每个电子根本无可能都能够将部份能量传递给中微子的,从而证实了中微子并不是泡利假说中的新粒子。

 

  1. 泡利假说中的新粒子到底是什么?

大家都知到在镭的β衰变过程中包括有γ射线光子,现代物理也认为电子、光子二者是容易发生力的作用,且认为γ射线也携带能量。

本研究认为γ射线就是泡利假说中携带能量的轻的中性的新粒子,即根本无需提出新粒子假说就可以解释β衰变过程符合能量守恒原理。只是由于当时的实验条件未有能力测定出γ射线可携带能量,加上未认识到γ射线的粒子性,所以泡利才提出了新粒子假说。

 

  1. 中微子实际是如何发现的?

美国物理学家柯万和莱因斯通过实验探测到了中微子 。他们的实验实际上探测的是核反应堆β衰变发射的电子和反中微子,该电子反中微子与氢原子核(即质子)发生反β衰变,在探测器里形成有特定强度和时间关联的快、慢信号,从而实现对中微子的观测。他们的发现于1995年获得诺贝尔物理学奖。

柯万和莱因斯对核反应堆进行探测实验中微子时,由于核反应堆发射出数量巨大的高速中微子,而数量巨大的高速中微子的能量值十分可观,这才使发现中微子成为可能。而核反应堆条件是天然放射性物质镭远远不能达到的,所以1930年的条件是探测不到中微子效应的,因此将偷走电子能量的原罪算在新粒子头上是错误的。

 

结论

根据上面分析与论证的1-3点可得,现今所称的中微子并不是泡利原来预测的新粒子,原来所预测的新粒子其实就是当时已发现的γ射线光子。

                                证毕

 

 

感言

期望本报告能激起有志人士参与后续科学探索研究的兴趣,还欢迎对“中国缔造、世界繁荣” 基金的捐助,谢谢。

科学研究成果发布“科学天下大白” http://www.13531.com 或 http://www.cn100.cn

 

 

参考文献

  • 肖伯钧《中微子的发现过程及相关思考》,四川师范大学学报:自然科学版,1994年第4期。
  • 中微子的发现https://wenku.baidu.com/view/06cc418652d380eb63946d3f.html
按文中版权声明为准
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