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我认为这些明显的停止现象是由照明缺陷、较差的几何结构和散射等引起的。新的装置应该可以解决这些问题。在任何情况下,我都无法相信对这些停止的观察精确度,除非它们的出现频率是比十二分之一还要大的巨大值。当然对穿透的观察是安全的。[15]
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沿着这一研究进程,在1938年8月写信给弗里的信中斯特里特称,使用了新型18英寸云室后,“我们应该能尽快获得一些效果较佳的簇射照片,显示出五块1厘米厚的铅板中的显影。这实际上只不过是一种噱头,我们会将它放置在磁体下方,很快再次转向对范围的研究”。[16]对于斯特里特和史蒂芬孙而言,具有说服力的、可以将实验推向结尾的证据只能是来自于已谨慎校正过的计数器积累的大量统计资料,这些计数器被单独插入符合电路或与云室一起被插入电路中。10年间积累下来的电子仪表经验在斯特里特的论证方式中留下了印记。
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[1] Typescript of Science Service Report.12 November 1936.Draft of Anderson to Hoddeson.September 1981.Anderson to author,11 November 1984.
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[2] Anderson,“Production and Properties,”Nobel Lectures(1965),372.
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[3] Neddermeyer and Anderson,“Nature of Particles,”Phys.Rev.51(1937):884-886.
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[4] Fussell,“Cosmic-Ray Showers,”Phys.Rev.51(1937):1006.
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[5] Fussell,thesis(1938),56.
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[6] Fussell,“Cosmic-Ray Showers,”Phys.Rev.51(1937):1006.
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[7] Street and Stevenson,“Penetrating Component,”Phys.Rev.51(1937):1005.
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[8] Anderson and Neddermeyer,“Cloud Chamber,”Phys.Rev.50(1936):263-271.
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[9] Bartlett to Street,5 May 1937,SP.
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[10] Street to Bartlett,11 May 1937,SP.
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[11] Bethe to Blackett,8 March 1938,BC,box 3.Bethe,interview,11 December 1980.Furry,interview,11 July 1980.
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[12] Street and Stevenson,“New Evidence,”Phys.Rev.52(1937):1003-1004.
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[13] Street,interview,October 1979.
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[14] Street,interview,October 1979.
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[15] Street to Furry,n.d.SP:same as 18 July 1938,variant version sent 3 August 1938.File,“Material for British Association Talk,1938,”FP.
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[16] Street to Furry,3 August 1938.File,“Material for British Association Talk,1938,”FP.
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实验是如何终结的? 被理论确证、被实验确证
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跟随着安德森、尼德美尔、斯特里特和史蒂芬孙等人的脚步,宇宙射线实验家们将注意力转至新粒子质量的确定。接受新粒子观点的学界圈迅速扩展。仁科芳雄、竹内柾(Masa Takeuchi)和一宫虎雄(Torao Ichimiya)发表的估算质量大大高于斯特里特两人所认为的质量。仁科等三人认为m=200~300m0,其中m0表示电子质量。[1]这一结果很快被戴尔·科森(Dale Corson)和罗伯特·布罗德(Robert Brode)所印证,两人给出了两个质量估算值,其中较小的为350m0,较大的为700m0。[2]同斯特里特和史蒂芬孙相符,E.J.威廉姆斯和皮卡普(E.Pickup)推导出的值为200m0;亚瑟·鲁林格(Arthur Ruhlig)和贺拉斯.R.克拉内(Horace R.Crane)判断粒子质量为120±30m0。[3]鉴于这些研究和自己未来实验所具有的不确定性,尼德美尔推测,新粒子不应被认定为具有确定的质量。[4]大体而言,物理学家们已经接受了新实体的存在,并期望它能具有确定的质量,很快他们将其确定为210m0。
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特别是在理论家中,对新粒子的认可受到了某种论证的有力促进,该论证源于量子场论的崇高高度,在之前它与实验家们完全无关。讽刺的是,几年之后理论家们也将它视为无关紧要了。1935年,汤川秀树对量子电动力学的无质量光子交换观点进行类比后,猜测束缚着原子核的核子力可能是由重粒子交换产生。[5]
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由于μ介子的质量与汤川粒子的质量大致相同,1937年6月,奥本海默与赛培尔猜测汤川粒子与新发现的物质实际上可能是同一种粒子。[6]对此,弗里持同意态度。在该年秋季前后,弗里向研讨会提交了一份名为《新带电粒子假说的推测背景》(Speculative Background for Hypothesis of New Charged Particle)的文章,在文章中他概述了对“汤川介子”的论证。在“优越的条件下”,弗里的笔记具有“合宜的力量,没有分歧,几乎是独一无二的理论”。[7]因此,当实验家们发现了符合正确质量范围的粒子时,它是如此符合该范围,以至于不可能不是汤川粒子。不久之后,贝特也在信中称“我正在尝试去发现,作为令人满意的核力理论的基础,(新粒子)还能走多远。我认为霍米·贾汗季·巴巴(Homi Jehaugir Bhabha)的研究路线也是大致相同的。”[8]
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如果说还需要对穿透粒子的“汤川介子”身份判断进行确认,那么貌似是在1938至1939年间进行的。在此期间,在不同海拔高度的μ介子通量观察显示出,介子在飞行状态中的衰变与汤川理论中预测的情况大致相同。“二战”期间,数位实验者均对μ介子的衰变进行了直接的确认。[9]
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