微觀粒子發現史之九:中國人讓美國人吃掉了自己的帽子

物理學的道路從來就沒有這麼寬廣過,以前都是智者在黑暗中摸索,偶爾才能捕捉到滿是烏雲的黑暗天空中透過來的一點星光,都是英雄在泥濘小路上披荊斬棘用自己的身軀鋪路,還有大部分人掉下了懸崖,現在簡單了,就一個字"錢"。

只要有錢造加速器,把加速粒子照準靶子猛撞,那各種粒子就蜂擁而出,要是出不了怎麼辦?那就多撞幾次唄,反正又不花自己錢,用劉電工劉慈欣的話來說就是科學家做實驗和公款嫖娼沒有什麼區別。

微觀粒子發現史之九:中國人讓美國人吃掉了自己的帽子

話是這麼說,可錢都花了還是希望找個漂亮妞的,這一點科學家和普通人也沒有什麼區別,而且是找到的越快越好,因為誰先找到是有獎金的還有一塊諾貝爾獎獎章,所以科學家們就不想浪費一點時間和精力。

物理學家們發現,以前那種加速粒子照著靶子撞的方法太浪費了,不是浪費錢,是浪費能量,這就好像拿著加特林打靶,雖然說打得靶子粉碎,可也不如兩個加特林對射呀,這樣的話能量可就翻倍了,於是物理學家們想到了對撞機。

微觀粒子發現史之九:中國人讓美國人吃掉了自己的帽子

對撞機說白了也就是加特林對射,子彈可是都有速度的呀,不像靶子是靜止的,這樣撞下去子彈可就粉碎了,效率比打靶高多了。明確了思路就好辦了,於是電子對撞機和正負電子對撞機就造出來了。

尤其是正負電子對撞機,簡直是不能更爽了,正負電子只要碰上就會相互湮滅化成一片光芒,而湮滅產生的光子無法保存所有的能量,就會噴射一束粒子流,這其中包括所有符合能量守恆的正反粒子組合,當然會包括正反夸克對,不過正反夸克會立即組CP形成強子,肯定看不到單獨夸克。

只要質能守恆和自旋守恆,這些光子的衰變路徑出現的概率就取決於產生粒子的電荷的平方,強子和μ子的比值就取決於三夸克電荷電荷的平方的和除以μ子的電荷平方,咱們還是算一下吧。三夸克的電荷分別是+2/3、-1/3和-1/3,反過來也沒有關係,因為我們要算的是平方嘛,這樣它們的平方和就是6/9,也就是2/3,而μ子電荷為1,平方和還是1,比值就是2/3,不過不要忘了,各種夸克分別有三種類型,咱們上一節說過了,分別是紅綠藍,這樣的話這個比值還要乘以3,所以強子和μ子的比值就是2.

對於在1GeV到3GeV之間的碰撞,這個比值還真是2,是2就算了唄,不是花的不是自家錢嘛,那就提高能量再撞兩次唄,結果就撞出了問題,在4GeV到5GeV之間的碰撞,得到的比值就在4—6之間,物理學家們頓時興奮起來,接著撞吧,結果隨著能量越來越高,比值也越來越高,甚至還沒有減緩的趨勢。

這意味著什麼?要麼是解鎖了新姿勢,要麼就是來了新姑娘,不管怎麼樣,物理學家們都興奮了起來,其中最興奮的還是格拉肖。

當初那三個,不對,九個花紅柳綠的小蘿莉被蓋爾曼抱走,格拉肖就很不爽,都是出來混的,憑什麼你都抱走呀,我又不是沒錢,既然蓋爾曼抱走了蘿莉,格拉肖就打算找一個御姐,連名字都取好了,就叫粲夸克,在英語中就是Charm quark,charm是什麼意思來著,就是迷人的吸引人的,不過光取名沒有用,還得找到呀。現在對撞機出來了新現象,這說明迷人的姑娘來了。

格拉肖召集一眾小弟開了一個會,要小弟們立刻去找迷人姑娘,要是沒有這位姑娘,格拉肖就把自己的帽子吃下去,要是咱們自己人找到了,那就開香檳慶祝,要是外人找到了,那你們就自己把帽子吃了吧。

可是沒想到隔牆有耳,來自中國的丁肇中博士聽到了這番帽子宣言,丁博士呵呵一笑,打算讓他們吃下自己的帽子。

微觀粒子發現史之九:中國人讓美國人吃掉了自己的帽子

丁博士的實驗很快就有了結果,他的團隊用的是質子相撞,然後分析產生的正負電子對,在3.1GeV處出現了一個峰值,這就是說在這個地方強子產生的非常多,而且可能有一種新粒子,這個時候按理說應該慶祝了,因為這就是一個諾貝爾獎呀。

可是丁博士沒有,丁博士是一個嚴謹的人,在歷史上由於實驗不嚴謹被人打臉的事情太多了,雖然不花自己的錢,可被人家啪啪地也不好受,丁博士要大家繼續做實驗,可是大家可不願意了,因為只要別的團隊靈光乍現,把能量調到3.1GeV人家也可以發現這個峰值,要是被別人搶先了,找誰說理去呀。

抱怨歸抱怨,不過也沒有辦法,誰叫丁博士是老大呀,那就繼續重複實驗吧,可實驗結果並沒有變化,丁博士還是不公佈實驗結果,其實丁博士還是有點私心的,丁博士要的並不是這一種粒子,他要的是發現一系列粒子,要是現在公佈了結果,那麼大家都會一窩蜂地做實驗,可能別人也會有些發現,就搶了丁博士的風頭了。

可是別人也不傻,在試驗了4GeV—5GeV沒有結果後,斯坦福大學也打算試驗一下3.1GeV,而且不出所料地也發現了峰值,人家可沒有丁博士這麼矯情,立刻把這種新粒子命名為φ粒子,可是他們的保密工作做的遠不如丁博士,丁博士發現新粒子三個月都沒人知道,他們剛發現了一個星期就盡人皆知了。

丁博士無奈給斯坦福大學打了個電話,得知對付第二天就要公佈結果,這可丁博士逼到了絕路,丁博士一夜沒睡,趕緊讓大家整理資料,第二天雙方同時公佈了結果。

接下來的問題就是諾貝爾獎該給誰了,很明顯是丁博士的團隊先發現的,不過他也確實是知道消息後才決定公佈的,這還真難以裁決,斯坦福的團隊堅持這種新粒子叫φ粒子,丁博士的團隊堅持叫J粒子,看出點問題沒有,以前粒子都是用拉丁字母命名的,就丁博士用英文字母命名,這是因為字母J非常像漢字"丁",這就是在宣佈主權呀。

最後科學界認定是兩個實驗室獨立發現了這種新粒子,丁博士和斯坦福大學的同行分享了諾貝爾獎,算是打了個平手,不過現在這種新粒子還是叫做J/φ粒子,。

說了半天迷人姑娘粲夸克了,那麼J/φ粒子和粲夸克有什麼關係呢?J/φ粒子就是一個粲夸克和反粲夸克構成的,等一下呀,不是說正反物質相遇就會湮滅成一道光嗎?那怎麼粲夸克和反粲夸克在一起就不爭風吃醋還和平相處了呢?這是要雙飛的節奏嗎?當然不是了,夸克不是還分顏色嘛,只要色荷不同就不會發生湮滅,而且不是還有夸克禁閉嘛,不可能出現單獨的夸克,這就好像是兩個夸克可以住在一個房子裡,不過房子必須分割成兩室,大家互不干擾,所以也就別指望雙飛了。

J/φ粒子的發現是科學界一件令人興奮的事情,可對於格拉肖和諸位小弟卻興奮不起來,因為丁肇中博士對於他們來說是徹底的"外人",自己追求了半天的姑娘,突然被"外人"搶走了,擱誰心中都不會樂意,而且老大還發下誓願,要是姑娘被搶走了,大家就吃掉自己的帽子,先別管帽子的顏色如何,這帽子怎麼吃呀。

在當年晚些時候召開的介子譜學會議上,會議組織者又提起了這事,大家都一籌莫展,可既然說過了那就要說話算數,大家都只好無奈地拿起面前帽子,可很快大家就開心起來,因為帽子是用糖果做的。


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