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1700967523 [18] 在低能量时,查德威克、布莱克特和奥基亚利尼的结果以及安德森的早期结果被安德森视为“结合以表明奥本海默和普莱赛特以及海特勒和索特在诠释所获得的2.6 MeV.光子能量结果的过程中发展的狄拉克理论的成功”。参见Anderson and Neddermeyer,“Fundamental Processes,”Nuclear Physics(1935),183.安德森与密立根一起写的早期论文中,他们评论了布莱克特和奥基亚利尼的著作,并支持密立根关于核正电子和电子哧射的初诞生理论。参见Anderson,Millikan,Neddermeyer,and Pickering,“Mechanism,”Phys.Rev.45(1934):352-363.
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1700967525 [19] 讨论参见Nuclear Physics(1935),250.
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1700967527 [20] Weizsäcker to Bethe,5 December 1934,BC,box3.贝特的“逆向理论”是这样的:会议后不久,他和康普顿总结:假如宇宙射线明显包含有质子,那么纬度效应、东西效应和穿透粒子全部都可以得到解释,因而量子电动力学也可得到证明。参见Comptom and Bethe,“Composition,”Nature 134(1934):734-735.
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1700967529 [21] Smith and Weiner,Oppenheimer(1980),161.
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1700967531 [22] Oppenheimer to Bohr,14 June 1933,in Smith and Weiner,Oppenheimer(1980),161-162.Oppenheimer to F.Oppenheimer,October 1933,in Smith and Weiner,Oppnheimer(1980),164.
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1700967533 [23] Oppenheimer to Uhlenbeck,fall 1933,in Smith and Weiner,Oppenheimer(1980),167-168.
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1700967535 [24] Oppenheimer to F.Oppenheimer,4 June 1934,in Smith and Weiner,Oppenheimer(1980),181.
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1700967537 [25] Oppenheimer,“Formulae,”Phys.Rev.47(1935):44-52.
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1700967539 [26] Oppenheimer,“Formulae,”Phys.Rev.47(1935):45.有关辐射衰减的更完整的探讨,参见Jackson(1975),chap.17.
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1700967541 [27] Born,“Quantum Theory,”Proc.R.Soc.London,Ser.A 143(1934):410-437.
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1700967543 [28] Furry and Carlson,“Production,”Phys.Rev.45(1934):137.
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1700967545 [29] Bohr to Williams,11 February 1935,BSC,file 26.4.
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1700967550 实验是如何终结的? [:1700965610]
1700967551 实验是如何终结的? 一种新的辐射物
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1700967553 奥本海默的选择最终沦为如此:反对量子电动力学、保留之前的粒子集群,或者接受量子电动力学、引进一种新的原子内部实体。这样复杂的两难境地是由阐释说明的不确定性引起的。贝特-海特勒理论应该应用于簇射轨迹还是单射线轨迹?在当时这样的困惑中,安德森和尼德美尔开始在内部讨论“红色和绿色电子”,红色电子可吸收性较强,会引起簇射,而绿色电子可以轻易穿透物质。[1]
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1700967555 到当时为止,云室和计数仪器观察到的最引人注目的现象是簇射。随即出现了这样的问题:簇射的构成粒子是普通的电子、其他的一些“红色”型电子还是一种新型粒子?1935年,罗西(Rossi)和斯特里特(Jabez Curry Street)对此进行了回顾。他们同安德森一样,简单地假设簇射粒子是一种“新的”粒子类型,而穿透粒子是不遵从于贝特-海特勒理论的普通高能电子。[2]人们使用“爆涌”、“爆丛”、“爆发”等术语来描述这一惊人的过程,如图3.8中所示,由一个单位点中杂乱地散射出四五十个粒子。
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1700967560 图3.8 厚板中发生的复杂事件。类似的云室图片说服了很多物理学家,使他们相信是某种根本性的新型物理学现象造成了所谓的“爆丛”、“爆发”或“爆涌”。海森堡认为,只有引入一种“基本长度”,对量子力学的根本性进行重构,才能解释这些现象的产生。只有这些事件被认作是“新型物理现象”,这些直线的轨迹才能被辨识为电子。后来,这样的分类却恰好颠倒过来了(见图3.12)。来源:Fussell,thesis(1938),92.
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1700967562 对于多个粒子的同时释放,当时的理论无法做出令人信服的解释。1936年,布莱克特表示:“因此现在的理论……根本无法解释簇射的形成原因。从观测来看,簇射貌似是由量子电动力学预测开始失效的能量分界点开始出现的。所以很明显,在簇射的解释问题上需要某种全新的理论步骤。”[3]正如之前提到的,某些理论家正在追求这样的“巅覆性”理论方法,其中较为突出的是海森堡、玻尔和泡利。[4]与此同时,美国的安德森还在继续对谜一样的簇射粒子的云室能量损失进行分析。但斯特里特采取了不同的行动。
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1700967564 1931年,凭借着放电相关主题的论文,斯特里特在弗吉尼亚大学获得了物理学博士学位。[5]1931至1932年间,他任职于巴托尔研究所,期间凭借在电子领域的经验并在罗西的指引下进行了逻辑电路和计数器的开发。通过将计数器与符合电路进行串联,他得以对簇射进行研究;他还将计数器集中排列为“望远镜”,然后连接在符合电路上,由此在不同的方向上检测宇宙射线的通量。
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1700967566 不久之后,斯特里特将他在电子方面的技能应用于一个重要的问题。罗西在1930年观测到,若入射的宇宙射线粒子主要形成了一种轨迹,则地球磁场将导致来自东方和西方的通量间的不对称。[6]若计数器显示出了不对称现象,则密立根的光子假说将被排除;根据东方或西方的通量是否不等,罗西的“东西效应”甚至将初始宇宙射线的轨迹确定了下来。
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1700967568 由于东西效应可以确定宇宙射线的轨迹,且验证过程并不昂贵,罗西投入到了对它的试验中。1933年,三个研究小组首先观测到了东西方通量之间的不一致,它们分别是:托马斯·约翰逊小组、路易斯·阿尔瓦雷斯和康普顿小组以及罗西本人。[7]令众人惊讶的是入射粒子呈正电性。当年年末,斯特里特对这些结果进行了确认,他坚定地相信初始粒子是带电粒子而非密立根所认为的光子。[8]
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1700967570 1933年秋,斯特里特来到哈佛大学,他有充分的理由相信符合电路与盖革计数管拥有收集大量数据的灵活性和能力。它们——而非云室或电离室——貌似才是宇宙射线研究的适当工具。[9]通过由计数器得到的簇射测量值,他还了解到非电离辐射会产生次级电离辐射。在哈佛,斯特里特先后同两个人一起重复了计数器实验,一个是他在哈佛的学生爱德华·C.史蒂芬孙(Edward C.Stevenson),另一个是麻省理工学院的学生小路易斯·富塞尔(Lewis Fussell,Jr)。哈佛的研究小组改进了斯特里特的装置,对计数器进行了绝对校准。他们使用这些仪器重现了罗西的计数器实验结果,即便将计数器用几十厘米厚的铅板相互隔开,各个计数器之间仍然显示出了一致性。
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1700967572 因此,当1934年安德森、密立根、尼德美尔和皮克林在论文中对罗西的主张进行抨击,并称该一致性结果是由单个粒子的经过引起时,斯特里特的研究也牵涉其中。斯特里特还记得密立根是如何对“任何物质均无法穿透这样厚度的物质”的信念紧抓不放的。若承认粒子可以穿透这样的厚度,则将与他的初诞生理论相矛盾。“所以我们认为我们最好学习一下如何进行云室实验。”[10]斯特里特这样回想道。
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