第691章 核乳膠法！震撼成果！證明介子理論

  第691章 核乳膠法！震撼成果！證明介子理論！強子時代！弱力之謎！

  英國，卡文迪許實驗室。

  盧瑟福是一位偏保守的掌門人。

  在他的建設下，卡文迪許雖然規模增大，但是研究方向始終聚焦在核物理、放射性等領域。

  即便最近多了宇宙射線、粒子物理等方向，也可以算到核物理中。

  真實歷史上，他的繼任者小布拉格則截然相反。

  後者成為卡文迪許的第五任主任後，放棄了原本擅長的核物理，反而大力發展生物物理等偏門學科，為實驗室開闢了新的方向。

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  所以後來沃森和克里克才能在卡文迪許研究DNA。

  傳統物理想要突破太難了，而生物物理這種複合學科則是一片藍海。

  不過，盧瑟福畢竟是大佬，即便再難，他想的也是突破而不是繞開。

  雖然他自從擔任英國皇家學會會長之後，時間越來越少，已經逐漸開始脫離一線研究工作。

  但是他依然每周抽出固定的時間，親自培養和指點學生，不管對方是剛入門的研究生還是資深研究員。

  此刻，辦公室內。

  一位年輕人正在匯報工作。

  「對雲室的凝聚現象研究發現，經噴嘴的蒸汽會產生高度電離這種反常現象。」

  「接著，我證明了原因是快速膨脹的蒸汽存在過飽和現象。」

  「通過改進蒸汽渦輪機的設計和運轉模式，就能避免這種現象。」

  「這就是我對雲室的改進。」

  盧瑟福聽完，滿意地點點頭，說道：

  「鮑威爾，你雖然來實驗室的時間很短，但是適應的很不錯。」

  「這個小改進對於雲室很有用。」

  鮑威爾聞言，臉上露出開心的笑容。

  他今年25歲，是土生土長的英格蘭人。

  作為工匠的兒子，他的父母並不能負擔他的學費。

  但是他靠著自己的聰明和努力，拿到了劍橋大學的獎學金，並且有機會成為了盧瑟福的博士生。

  這是他夢寐以求的結果。

  此刻，面對導師的誇讚，他只是嘿嘿一笑。

  這種小改進在高手雲集的卡文迪許算不得什麼。

  盧瑟福接著說道：

  「不過，這個課題只是讓你練手的。」

  「你真正想要博士畢業，必須做出創新性的成果。」

  「我最近新想到了一個課題，覺得挺適合你，看看你能不能完成。」

  嘩！

  鮑威爾聞言，神色激動。

  作為博士生，最重要的一點就是導師能給什麼樣的課題。

  學術圈人人皆知，布魯斯教授一出手，最低都是諾獎級課題。

  雖然鮑威爾無法去婆羅洲，申請成為對方的博士。

  但是盧瑟福教授那可是僅次於布魯斯教授的超級大佬。

  對方的課題也不會差到哪裡去。

  而且兩位大佬的水平對他而言，都是一樣的。

  鮑威爾滿臉期待地說道：

  「導師，您請說，我一定認真研究！」

  盧瑟福微微一笑，說道：

  「最近很多人都在研究宇宙射線，用的幾乎都是雲室。」

  「但是雲室有一個顯著的特點。」

  「當宇宙射線進入雲室時，其超高的速度很容易穿透雲室，導致軌跡不完整。」

  「因此，現在的雲室都越來越大。」

  「雲室的氣體物質很難有效抵擋宇宙射線的運動。」

  「而且它還非常笨重，不適合攜帶。」

  「所以，我就在想，能不能考慮設計一種新型的宇宙射線探測器呢？」

  嘩！

  鮑威爾神色震動。

  大佬們的想法果然都太牛逼了。

  在別人都用雲室吭吭唧唧研究各種宇宙射線時，盧瑟福教授想的竟然是發明全新的儀器。

  這太誇張了。

  但好是好，他根本不知道從何入手啊。

  這和「你去解決唐僧師徒」有啥區別。

  導師一張嘴，研究生跑斷腿。

  盧瑟福仿佛是看穿了鮑威爾的心思，笑著說道：

  「小伙子，沉住氣。」

  「我可不是那種只會提出一個空泛的想法，讓學生瞎做的導師。」

  「對此，我已經有了思路，只是希望你去嘗試。」

  鮑威爾聞言，頓時面色羞愧，感動的連忙說道：

  「教授，我明白了。」

  盧瑟福微微一笑，年輕人都有個成長的過程。

  他忽然問道：

  「我問你一個問題。」

  「當初法國的貝克勒爾教授是如何發現鈾的放射性？」

  鮑威爾一愣，他不知道這問題是什麼意思，但立刻說道：

  「1896年，貝克勒爾教授發現鈾鹽能夠使得照相的感光底片變黑。」

  「因此發現了放射性。」

  盧瑟福興奮地說道：

  「沒錯！」

  「這說明粒子能夠和照相底片發生作用，顯示其存在。」

  「傳統的照相底片是由乳膠製成，其本質組成為溴化銀和明膠。」

  「我在想，能不能設計一種特殊的乳膠，或者改進現有的乳膠，使其能檢測粒子的性質呢。」

  「當帶電粒子進入乳膠後，就會與溴化銀髮生碰撞，形成感光現象而留下徑跡，通過顯影和定影后，就能觀察粒子的性質。」

  「根據粒子在乳膠中的粒徑長度、溴化銀的碰撞情況，就能確定帶電粒子的速度和帶電情況。」

  「如果是中性粒子，就可以測量其與其它粒子碰撞後的次級粒子性質，然後再反推性質。」

  「最重要的是，乳膠是類似固體的物質，它的密度比雲室中的蒸汽大了幾千倍，能夠有效阻擋粒子的運動。」

  「因此，如果宇宙射線在雲室中的軌跡是幾米的話，在乳膠中可能只有幾毫米。」

  「如此一來，很多複雜的現象，就可以同時在一張小小的乳膠照片上顯現出來。」

  「這就是我的想法。」

  嘩！

  鮑威爾直接聽呆了。

  這簡直是化腐朽為神奇的手段。

  從來沒有人想過用照片底片來研究宇宙射線。

  宇宙射線，那是多麼高端的物理研究領域。

  而照相技術，已經是爛大街的低端技術了。

  這兩者竟然被聯繫在一起了。

  「太不可思議了！」

  鮑威爾並不是盲目吹捧，他很快就理解了盧瑟福的意圖。

  「當帶電粒子經過溴化銀晶體時，後者會捕獲電子，形成銀原子，從而留下黑色的印跡。」

  「通過銀原子的數量和顆粒密度，結合運動學公式，就能推導出入射粒子的質量、速度、帶電情況等。」

  盧瑟福聽完，微微一笑道：

  「孺子可教也。」

  鮑威爾神色興奮。

  這個想法要是真能實現，那就太好了。

  其相比雲室，具有輕便、簡單、經濟等各種優點。

  他笑著說道：

  「教授，我覺得這種乳膠不能叫乳膠，而應該是【核乳膠】了。」

  盧瑟福笑著說道：

  「還是等你實現後再命名吧。」

  鮑威爾尷尬地摸了摸腦袋，不過內心卻充滿了鬥志。

  接下來的日子，他一頭扎入了實驗之中。

  他在傳統乳膠的基礎上，增大了其中溴化銀的含量，加大碰撞概率。

  此外，他還改進了乳膠的靈敏度和厚度，使其更適合宇宙射線的研究場景。

  最後，他建立了徑跡長度與能量關係的測量法。

  鮑威爾改進之後，用已知的電子、質子等粒子進行試驗，發現效果很好。

  盧瑟福很滿意。

  「你可以嘗試研究宇宙射線看看了。」

  於是，鮑威爾懷揣著激動的心情，開始研究宇宙射線。

  雖然布萊克特已經不在實驗室了，但是卻留下了很多的相關資料。

  鮑威爾很快就對宇宙射線有了深入的了解。

  這一天，他在用自創的乳膠法研究宇宙射線時，忽然發現了一個奇怪的徑跡。

  根據測算，他很快就得出了這種帶電粒子的質量是電子的273倍。

  年輕的鮑威爾並不清楚這個數字的意義。

  「好像沒有什麼粒子的質量是這個數值啊。」

  於是，他帶上實驗數據找到了盧瑟福。

  盧瑟福看完整個過程後，也微微皺眉。

  「難道是發現了一種新的粒子？」

  不過，他忽然靈光一閃，震撼道：

  「不對！」

  「這個粒子的質量怎麼有點像承道預言的π介子？」

  嘩！

  盧瑟福立刻站了起來，即便是他，也為這個猜想感到震撼。

  如果真的發現了π介子，那絕對是物理學界的爆炸成果。

  「鮑威爾，你叫上查德威克，研究一下這個新粒子的強力性質。」

  鮑威爾臉上激動，忍不住顫抖。

  他有可能無意間證實了π介子的存在！

  「上帝啊！」

  「千萬不要和我開玩笑啊！」

  於是，他連忙告知查德威克，後者得知這個消息後，也極度震撼。

  兩人很快就通過實驗發現，這個是電子質量273倍的新粒子與質子和中子都有很強的作用反應。

  「極大概率是π介子！」

  最終，通過更多的實驗驗證後，盧瑟福拍板道：

  「這就是π介子！」

  「它帶正電，那麼就是π+介子！」

  查德威克興奮地說道：

  「鮑威爾，你要出名了！」

  嘩！

  鮑威爾一時間激動地不知道該說什麼了。

  1929年6月。

  鮑威爾利用核乳膠法發現π+介子的論文在《自然》發表。

  消息一出，物理學界瞬間轟動了！

  「上帝啊！」

  「又發現了一種新粒子！」

  「布魯斯教授預言的粒子物理終於開始出現了嗎？」

  無數人為之震撼！

  安德森發現μ子沒多久，現在又出現了一種新粒子。

  這讓整個物理學界都非常振奮。

  基本粒子代表了物理的最底層規則。

  只要搞清楚了基本粒子的性質，就能從最本質的層面理解世界。

  π+介子的發現證明了李承道的介子理論的正確性。

  「第二個量子場論宣布成功！」

  「果然是虎父無犬子！」

  無數人感嘆。

  布魯斯教授創造了量子場論並提出量子電動力學，他的長子李承道又提出了介子理論。

  一個解釋電磁力，一個解釋強力，簡直無敵。

  婆羅洲。

  當李承道聽到這個消息後，饒是以他的沉穩，也忍不住高興的手舞足蹈。

  「太好了！」

  他的理論終於得到了驗證。

  沒有人能理解這種感覺。

  這一刻，他的心境終於發生了蛻變。

  很快，大家又把目光聚集在鮑威爾發明的核乳膠法上。

  「這個方法真是太巧妙了！」

  「只需要如此簡單的材料和製作，就能研究宇宙射線。」

  「而且它比雲室更好更適合研究宇宙射線。」

  趙忠堯、康普頓、安德森等宇宙射線領域的大佬紛紛發文，客觀評價這種新方法。

  「核乳膠法具有空間解析度好、連續靈敏等性能，適用於多個帶電粒子的複雜反應及研究。」

  「當然，它也要有一定的缺點。」

  「它需要顯影定影，不能即時得到測量結果，而且還需要顯微鏡觀察。」

  但不管怎麼說，新增一種測量方法都是好的。

  核乳膠法讓更多人可以研究宇宙射線。

  鮑威爾之名頓時響徹物理學界。

  真實歷史上，鮑威爾博士畢業後，在英國的布里斯托大學任職。

  正是在那裡，他發明了核乳膠法，並因此發現了π介子。

  後來，物理學家又用這種方法，發現了Κ介子等各種強子。

  粒子物理迎來了強子時代！

  核乳膠法和雲室法成為了研究宇宙射線最重要的兩種方法。

  此外，前者在核物理領域也有很重要的作用。

  華夏的錢三強和何澤慧夫婦就是用核乳膠法發現了鈾的三分裂和四分裂現象。

  此前，物理學家以為鈾核只能分為兩半。

  隨著π介子的發現，物理學家開始研究它的性質。

  很快，有人就發現，π介子和μ子一樣，也會發生衰變，而且半衰期極短。

  這就帶來了一個全新的問題。

  隨著更多的粒子被發現，除了以前的β衰變外，現在又多了幾種新的衰變機制。

  這裡之所以不提α衰變和γ衰變，是因為這兩種衰變都是比較簡單，不涉及粒子的改變。

  而β衰變是中子和質子的轉換，更加複雜。

  β衰變、μ子衰變、π介子衰變都是由弱力主導的衰變。

  這更加引起了物理學家們對於弱力的重視。

  現在四大基本力只剩下弱力和引力沒有對應的量子場論了。

  很明顯，大部分人都覺得弱力比引力要好啃一點，畢竟前者已經有了這麼多的現象可以研究。

  於是，一場關於弱力的研究開始興起。

  而與此同時，核物理領域又迎來了一個重磅發現！

  （還有更新耶）