76躲清闲的陈主任

    经过阿尔法粒子轰击之后的硼晶体，会释放出一束能量颇高的中子流。

    这种东西当初被博特放进磁场里走了一圈，发现不会在磁场环境下发生任何偏转，前进路线仍然保持着笔直的一条线。

    所以这些射出来的中子就被博特误认成为了是能量很高的伽马粒子，因为这可是当时的物理学家们唯一能够确定的一种电中性粒子。

    至于卡文迪许实验室主任卢瑟福一直以来都曾设想的那种原子核里的一个电中性粒子，博特根本就没往心里去，也不认为他们说了这个东西是所谓的中子。

    毕竟这只存在于英国人的想象之中，截止到他发现为止，人类也没找到中子的踪迹。

    为了保守起见，就只能先入为主地认为，他们轰击出来的这束粒子流，是日常中常见的伽马粒子。

    后来，小居里夫妇复刻了博特的实验，并且得到了同样的实验现象。

    他们的实验器材比博特的更加优秀，较为精确地测量出来，这种高能“伽马粒子”的能量，大概在五十兆电子伏特左右，远远超过当时已知的伽马粒子当中的最高值，几兆电子伏特。

    然后他们夫妻二人更进一步，利用阿尔法粒子轰击轻原子核产生的这种高能“伽马射线”，继续攻击石蜡等其他物质。

    石蜡的化学式为ＣＨ的一种烃类混合物，虽然不是晶体，但里面富含有大量的氢原子核。

    用这种高能“伽马射线”继续轰击石蜡之后，会从里面轰击出大量的质子，也就是说把石蜡当中的氢原子从内部打出来。

    对于其他和石蜡一样的富含氢原子的物质，经过高能“伽马粒子”轰击之后能够产生同样的效果。

    对于这个现象，小居里夫妇给出来的解释，是这同样是一种类似康普顿效应的存在。

    入射的高能“伽马射线”，和石蜡当中的电子发生碰撞，把能量转移到电子上面，使之获得足够高的动能，然后再把石墨当中的氢原子核，以质子的形式轰击出去。

    然而问题再一次到来，入射的高能“伽马粒子”，能量至少在五十兆电子伏特以上，但是出射的质子能量，只有五点七兆电子伏特。

    这两者之间的差距都几乎有十倍左右，差了整整一个数量级。

    现有的理论，无论如何都解释不了这个诡异的现象。

    小居里夫妇又像博特一样，强行给自己做出来的这种奇怪的实验现象，利用当前物理学家们掌握的知识，给出了一种“合理”的理论解释。

    当然，除了博特，他们二位还受到了一位物理学前辈的干扰。

    这位前辈不是别人，正是北欧物理学的急先锋，玻尔。

    似乎越是有名的物理学家，他们的心里面就越有一颗忘不掉的“朱砂痣”，爱之深，恨之切。

    对爱因斯坦来说，他的朱砂痣是“量子力学”。

    明明别的人都已经毫不怀疑量子力学的正确与否，把它当做是计算物理在微观世界内运行规律的法宝和不二法门。

    只有以爱因斯坦为首的一少部分物理学家们，对于量子力学自始至终都是念念不忘，那就是应该如何否定量子力学，通过哪种手段来证明，量子力学是不完备的，是错误的理论。

    而对玻尔来说，他的朱砂痣则是“能量守恒定律”。

    从查德威克测量出原子核在贝塔衰变的过程中，产生的电子具有连续能谱，和二体衰变过程中能量、动量守恒的预言有矛盾开始，玻尔就质疑起能量守恒和动量守恒这两个的经典物理学中颠扑不破的物理定律。

    后来玻尔和他的助手克拉默斯，还有从美国到哥本哈根访问的大学生斯莱特，三个人联手发表了一篇题目叫做《辐射的量子理论》的论文，里面提出了一个理论，后来用他们三个人的姓氏首字母命名，被称作是ＢＫＳ理论，简而言之，说的就是能量和动量在单个粒子微观相互作用过程中没必要守恒，只需要在宏观的统计层面上保持守恒即可。

    到后来美国芝加哥大学的康普顿利用能量守恒和动量守恒解释了伽马射线散射的这一现象，但同时比喻要用到爱因斯坦提出来的光量子，也就是黄的粒子说。

    为了反对这种说法，坚持不认为光是一种粒子的玻尔旧事重提，又提了一遍中心思想是能量和动量不守恒的ＢＫＳ理论，算是暂时安慰住了因为坚持波动说而感到惶恐的众多物理学家们。

    但是后来，康普顿利用自己所拍摄的云室照片，清晰无误地记录下来了反冲电子和散射出来的伽马射线的轨迹，在微观层面上同样证明了能量守恒和动量守恒，用不容置疑无可辩驳的实验现象，彻底否定了玻尔和他的ＢＫＳ理论。

    虽然在康普顿效应这里经历了学术研究上的一次惨痛的失败，但这件事情并没有让玻尔心服口服，能量和动量不守恒的这个想法也没有在玻尔的心中彻底熄灭，而是仍然保留了一点微弱的火光。

    到了后来，这缕火光又遇到了能让它重新熊熊燃烧起来的柴火，有人对贝塔衰变的能谱做了更为精确的测量，这次测量的实验结果再次证实了一件事情，那就是原子核的贝塔衰变能谱并非理论群预期的分立谱，而是逐渐衰减的连续谱。

    分立谱能够成立，是基于两个假设，一是贝塔衰变会释放出一个较轻的原子核和一个电子，二是反应前后的能量和动量守恒。

    所以想要解释实验所观测到的连续能谱的话，就必须要放弃其中的一个假设。

    这个实验做出来之后，让玻尔心中的死灰复燃，再次扛起了“能量和动量不守恒”的这面大纛。

    于是在接下来的时间里，玻尔在四处的演讲当中，时刻都在提醒物理学家们，能量守恒定律不一定适用于压原子的单一反应过程。

    然后玻尔就再一次被打脸，这次出面否定他的是他的一个学生，一向以语言犀利爱讽刺人而著称的泡利。

    玻尔给他的好学生泡利写了一封信，介绍了自己旧事重提的观点，并认为如果确认能量不守恒的话，就能解释在当时还是一个未解之谜的太阳为什么能发光这个问题。

    泡利在给玻尔写的回信当中一反常态，面对自己曾经的老师，他并没有像往常一样出言挖苦，而是很心平气和地说玻尔提出来的理论不正确，仅仅是在理论层面上，逐一证明这件事而已。

    到后来泡利自己又提出来了一种新的假设，建立在否定上述的第一条假设的基础上。

    他认为在贝塔衰变这一过程当中，除了会释放一颗电子，一颗较轻的原子核之外，同时还会释放出一种静止质量为零、电中性同时又是光子的其他的新粒子，从而会分走一部分能量，所以才出现了能量亏损。

    但因为这种新粒子和其他物质的相互作用很弱，以至于实验室里的仪器很难探测到。

    新粒子、电子还有反冲的原子核的能量总和仍然是一个定值，所以在贝塔衰变当中，能量守恒定律依然成立，只是因为新粒子和电子获得的能量比例能够灵活互相变化，所以贝塔衰变产生的电子，其能量谱线才是连续的而不是分立的。

    因为是电中心的粒子，所以泡利把这种未知的新粒子，暂且命名为了“中子”。

    在查德威克发现中子之后，泡利的“中子”又被费米给改名，最终确定了它未来的名字——中微子。

    到了1956年，泡利和费米预言当中的中微子用于在核反应堆中的逆向贝塔衰变过程中得到了证实，玻尔人为的能量和动量不守恒的假说终于被证实是错误的，是这位伟大物理学家学术生涯当中的一个小污点。

    小居里夫妇在利用阿尔法粒子轰击铍产生的“铍射线”，继续轰击石墨而产生了能量和理论值不相符的质子时，同样也想到了那位北欧物理学巨擘玻尔曾经提出来的能量和动量可能在微观层面上不守恒的这个假设。

    虽然康普顿效应的实验证实，在他的那伽个伽马射线散射的实验中，能量和动量是守恒的。

    但这并不代表，在其他的微观物理学过程里，能量和动量依然守恒，说不定他们这次在“铍射线”的实验里，就发现了一个反例。

    小居里夫妇继承了玻尔的学说，认为自己测量的高能“伽马射线”的能量只是一个平均值，用阿尔法粒子轰击铍金属靶，射出来的射线里，可能还有能量更高的“伽马射线”存在。

    换句话说，就是在宏观统计层面上，能量守恒，但是在微观的单个粒子与单个粒子的碰撞反应中，能量不守恒。

    这个假说能够很好地解释，为什么这种高能铍伽马射线和出射的质子之间有着较大差距的能量差。

    所以说有的时候，这些物理学家们还真是奇怪，不论是玻尔也好，还是小居里夫妇也罢，他们都不愿意去提出一种能够满足实验现象的未知的新粒子，反而总是认为现有的理论会出现错误，想着应该如何对其进行修改。

    陈慕武在暑假里留在卡文迪许实验室，独自在里面重现，或者说是首次进行这个发现中子的实验，基本上就是重复了小居里夫妇设计的那个实验。

    实验装置从一个能发射阿尔法粒子的钋－210放射源开始，发射出来的阿尔法粒子经过准直和速度选择后，在通过一个加速电场，轰击在由硼晶体所组成的靶子上，这样就能出现如博特和小居里夫妇所说的高能“伽马射线”，也就是中子。

    然而，因为中子是不带电的电中性粒子，所以检验中子的办法，不能再使用能通过电离水雾而产生记录粒子运动轨迹的云雾室，必须要再去另想其他的办法。

    最好也是最简单的办法，就是像小居里夫妇那样，再利用轰击出来的中子继续去轰击石蜡，然后再让进一步被轰击出来的质子进入到加有磁场的云雾室中。

    只要能通过云雾室的轨迹计算判断出，这个二次轰击出来的粒子是质子，那么就能八九不离十地推断出，最一开始用阿尔法粒子轰击硼晶体，出来的确实是中子。

    如果不放心的话，还可以再计算一下被轰击出来的质子的能量，就基本上可以板上钉钉。

    陈慕武只需要在实验室里确认自己已经轰击出了中子，那么就万事大吉。

    这相当于在他的手里面已经握有了一个大杀器，剩下的就只是什么时候才把他公之于众这一个问题。

    是在今年即将到来的索尔维会议，还是在明年，自己那个瑞典的学校开学的时候？

    或者说就算是做出来，也仍然是假装不知道这件事。

    等什么时候和卢瑟福还有小居里夫妇在一起的时候，再把实验复刻出来，当着众人的面把中子再发现一遍，也可以。

    当然，无论如何，陈慕武现在必须要把这个实验自己先做出来才行。

    他只知道实验的大概步骤，具体来说加速电场调到多少合适，还有硼晶体的靶子切多厚，石蜡靶子切多厚，都是需要他一点点摸索才能得出来的东西。

    时隔若干个月之后，陈慕武终于再次在卡文迪许实验室中勤劳了起来，独自一个人兢兢业业地做起了实验。

    但是他想一个人不被打扰，不代表他真的能得偿所愿。

    虽然原来的几个助手们出国的出国，回国的回国，陈慕武在实验室里的副手查德威克也带着老婆和孩子回了老家度假。

    但这并不代表没有人可以自由出入这位卡文迪许实验室代理主任的私人实验室。

    “陈，你整天神神秘秘地躲在这里，到底是在做什么？我马上都要结婚了，你也不过去帮帮忙？难不成你在躲清闲？”

    卡皮察大喇喇地推开了实验室的门。

    (本章完)