微观粒子发现史之九:中国人让美国人吃掉了自己的帽子

物理学的道路从来就没有这么宽广过,以前都是智者在黑暗中摸索,偶尔才能捕捉到满是乌云的黑暗天空中透过来的一点星光,都是英雄在泥泞小路上披荆斩棘用自己的身躯铺路,还有大部分人掉下了悬崖,现在简单了,就一个字"钱"。

只要有钱造加速器,把加速粒子照准靶子猛撞,那各种粒子就蜂拥而出,要是出不了怎么办?那就多撞几次呗,反正又不花自己钱,用刘电工刘慈欣的话来说就是科学家做实验和公款嫖娼没有什么区别。

微观粒子发现史之九:中国人让美国人吃掉了自己的帽子

话是这么说,可钱都花了还是希望找个漂亮妞的,这一点科学家和普通人也没有什么区别,而且是找到的越快越好,因为谁先找到是有奖金的还有一块诺贝尔奖奖章,所以科学家们就不想浪费一点时间和精力。

物理学家们发现,以前那种加速粒子照着靶子撞的方法太浪费了,不是浪费钱,是浪费能量,这就好像拿着加特林打靶,虽然说打得靶子粉碎,可也不如两个加特林对射呀,这样的话能量可就翻倍了,于是物理学家们想到了对撞机。

微观粒子发现史之九:中国人让美国人吃掉了自己的帽子

对撞机说白了也就是加特林对射,子弹可是都有速度的呀,不像靶子是静止的,这样撞下去子弹可就粉碎了,效率比打靶高多了。明确了思路就好办了,于是电子对撞机和正负电子对撞机就造出来了。

尤其是正负电子对撞机,简直是不能更爽了,正负电子只要碰上就会相互湮灭化成一片光芒,而湮灭产生的光子无法保存所有的能量,就会喷射一束粒子流,这其中包括所有符合能量守恒的正反粒子组合,当然会包括正反夸克对,不过正反夸克会立即组CP形成强子,肯定看不到单独夸克。

只要质能守恒和自旋守恒,这些光子的衰变路径出现的概率就取决于产生粒子的电荷的平方,强子和μ子的比值就取决于三夸克电荷电荷的平方的和除以μ子的电荷平方,咱们还是算一下吧。三夸克的电荷分别是+2/3、-1/3和-1/3,反过来也没有关系,因为我们要算的是平方嘛,这样它们的平方和就是6/9,也就是2/3,而μ子电荷为1,平方和还是1,比值就是2/3,不过不要忘了,各种夸克分别有三种类型,咱们上一节说过了,分别是红绿蓝,这样的话这个比值还要乘以3,所以强子和μ子的比值就是2.

对于在1GeV到3GeV之间的碰撞,这个比值还真是2,是2就算了呗,不是花的不是自家钱嘛,那就提高能量再撞两次呗,结果就撞出了问题,在4GeV到5GeV之间的碰撞,得到的比值就在4—6之间,物理学家们顿时兴奋起来,接着撞吧,结果随着能量越来越高,比值也越来越高,甚至还没有减缓的趋势。

这意味着什么?要么是解锁了新姿势,要么就是来了新姑娘,不管怎么样,物理学家们都兴奋了起来,其中最兴奋的还是格拉肖。

当初那三个,不对,九个花红柳绿的小萝莉被盖尔曼抱走,格拉肖就很不爽,都是出来混的,凭什么你都抱走呀,我又不是没钱,既然盖尔曼抱走了萝莉,格拉肖就打算找一个御姐,连名字都取好了,就叫粲夸克,在英语中就是Charm quark,charm是什么意思来着,就是迷人的吸引人的,不过光取名没有用,还得找到呀。现在对撞机出来了新现象,这说明迷人的姑娘来了。

格拉肖召集一众小弟开了一个会,要小弟们立刻去找迷人姑娘,要是没有这位姑娘,格拉肖就把自己的帽子吃下去,要是咱们自己人找到了,那就开香槟庆祝,要是外人找到了,那你们就自己把帽子吃了吧。

可是没想到隔墙有耳,来自中国的丁肇中博士听到了这番帽子宣言,丁博士呵呵一笑,打算让他们吃下自己的帽子。

微观粒子发现史之九:中国人让美国人吃掉了自己的帽子

丁博士的实验很快就有了结果,他的团队用的是质子相撞,然后分析产生的正负电子对,在3.1GeV处出现了一个峰值,这就是说在这个地方强子产生的非常多,而且可能有一种新粒子,这个时候按理说应该庆祝了,因为这就是一个诺贝尔奖呀。

可是丁博士没有,丁博士是一个严谨的人,在历史上由于实验不严谨被人打脸的事情太多了,虽然不花自己的钱,可被人家啪啪地也不好受,丁博士要大家继续做实验,可是大家可不愿意了,因为只要别的团队灵光乍现,把能量调到3.1GeV人家也可以发现这个峰值,要是被别人抢先了,找谁说理去呀。

抱怨归抱怨,不过也没有办法,谁叫丁博士是老大呀,那就继续重复实验吧,可实验结果并没有变化,丁博士还是不公布实验结果,其实丁博士还是有点私心的,丁博士要的并不是这一种粒子,他要的是发现一系列粒子,要是现在公布了结果,那么大家都会一窝蜂地做实验,可能别人也会有些发现,就抢了丁博士的风头了。

可是别人也不傻,在试验了4GeV—5GeV没有结果后,斯坦福大学也打算试验一下3.1GeV,而且不出所料地也发现了峰值,人家可没有丁博士这么矫情,立刻把这种新粒子命名为φ粒子,可是他们的保密工作做的远不如丁博士,丁博士发现新粒子三个月都没人知道,他们刚发现了一个星期就尽人皆知了。

丁博士无奈给斯坦福大学打了个电话,得知对付第二天就要公布结果,这可丁博士逼到了绝路,丁博士一夜没睡,赶紧让大家整理资料,第二天双方同时公布了结果。

接下来的问题就是诺贝尔奖该给谁了,很明显是丁博士的团队先发现的,不过他也确实是知道消息后才决定公布的,这还真难以裁决,斯坦福的团队坚持这种新粒子叫φ粒子,丁博士的团队坚持叫J粒子,看出点问题没有,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,这是因为字母J非常像汉字"丁",这就是在宣布主权呀。

最后科学界认定是两个实验室独立发现了这种新粒子,丁博士和斯坦福大学的同行分享了诺贝尔奖,算是打了个平手,不过现在这种新粒子还是叫做J/φ粒子,。

说了半天迷人姑娘粲夸克了,那么J/φ粒子和粲夸克有什么关系呢?J/φ粒子就是一个粲夸克和反粲夸克构成的,等一下呀,不是说正反物质相遇就会湮灭成一道光吗?那怎么粲夸克和反粲夸克在一起就不争风吃醋还和平相处了呢?这是要双飞的节奏吗?当然不是了,夸克不是还分颜色嘛,只要色荷不同就不会发生湮灭,而且不是还有夸克禁闭嘛,不可能出现单独的夸克,这就好像是两个夸克可以住在一个房子里,不过房子必须分割成两室,大家互不干扰,所以也就别指望双飞了。

J/φ粒子的发现是科学界一件令人兴奋的事情,可对于格拉肖和诸位小弟却兴奋不起来,因为丁肇中博士对于他们来说是彻底的"外人",自己追求了半天的姑娘,突然被"外人"抢走了,搁谁心中都不会乐意,而且老大还发下誓愿,要是姑娘被抢走了,大家就吃掉自己的帽子,先别管帽子的颜色如何,这帽子怎么吃呀。

在当年晚些时候召开的介子谱学会议上,会议组织者又提起了这事,大家都一筹莫展,可既然说过了那就要说话算数,大家都只好无奈地拿起面前帽子,可很快大家就开心起来,因为帽子是用糖果做的。


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