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如同实验建设中被摒弃的理论具有了说服力一样，量子论等当下被接受的观点也将经常被舍弃。在这种情况下，我们可以对马克·吐温的话进行演绎：量子电动力学死亡的说法看似是被夸大了。很快，μ介子的实验发现便与长期的实验传统以及深奥理论的复兴紧密地联系在一起。
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实验是如何终结的？ 第4章 一组高能物理实验的终结
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有些现象动摇了物理学家脑海中的世界图景。20世纪30年代的μ介子起到了这样的作用，接下来便轮到20世纪70年代初期的中性流。在1971年秋季到1974年春季这两年半里，如图4.1和图4.2所示，似乎仅仅被视为新奇事物的图片成为证明惊人的新型基本相互作用存在的有力证据。慢慢地，实验者将这些图片从新奇事物转化为基于各种工程、理论以及实验进程的有说服力证明的基础。凭此，他们以20世纪物理学中最重要的发现之一来呈现物理界。
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图4.1 中性流备选（气泡室）。包含此图像在内的来自加尔加梅勒气泡室图片的图像最初被错误地归为中子星。（在这些事件中，假定位于箭头末端的中子与原子核发生碰撞，创造右移的粒子簇。）稍后，很多此类事件被归为中性流事件，其中，不可见的向右移动的中微子从在质子与中子内部的夸克中散射出来，形成向右移动的强子簇射（强相互作用粒子簇）。图由保罗·缪塞（P.Musset）提供。
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图4.2 中性流备选（火花室）。在E1A火花室的图片中，像这样的图像被归类为在箭头末端与一个强子发生碰撞的向右移动的中微子的备选。起初，哈佛-威斯康辛-宾夕法尼亚-费米实验室小组怀疑中微子改变了电荷，进而成为一个以大角度偏离的μ介子。因此，此事件好像仅仅会产生强子。与图4.1中的事件一样，物理学家后来重新将此归为中性流备选，其中中微子从强子中发散出来，形成向右移动的强子簇射。图由劳伦斯·苏拉克（L.Sulark）提供。
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很大程度上源于这些实验的信心，物理学家开始推广预测中性流的统一规范理论。在20世纪70年代，理论家与实验者均在强、弱以及电磁相互作用规范理论的清晰表述与测试方面付出了巨大的努力。确实，在物理学的历史上，毫不夸张地说可以将20世纪70年代称为“规范理论的十年”。但是，实验者自己是如何开始相信中性流的存在呢？是什么说服了他们是在着眼于实际的效果，而不是机械设备的制品或者环境的产物？我们能否了解到大量粒子物理学的规模是如何影响终结实验的方式的？
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当然，理解这些实验的一个先决条件是讨论建造在20世纪30年代难以想象的大规模工业粒子探测器。此外，我们需要了解更多物理学家所坚持的实验与理论假设。最后，正如在μ介子与旋磁研究中那样，实验室操作不仅会通过获得的积极结果展现，也会以工作过程中产生的无数的错误线索与技术问题等方式为众人所了解。在这里，我们的任务与众多讨论中性流的综合物理学评论不同。[1]
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[1] Baltay，“Neutrino Interactions，”Tokyo（1979），882-903；Cline and Fry，“Neutrino Scattering，”Ann.Rev.Nucl.Sci.27（1977）：209-278；Cundy，“On Neutrino Physics，”London（1974）：IV-131-48；Faissner，“Weak Currents，”Lepton-Hadron Physics（1979），371-432；Kim et al.，“Weak Neutral Current，”Rev.Mod.Phys.53（1981）：211-252；Mann，“Status of Currents，”Gauge Theories（1980），19-54；Myatt，“Neutral Currents，”Bonn（1974），389-406；Rousset，“Neutral Currents，”Philadelphia（1974），141-165；Sciulli，“Experi-menter’s History，”Prog.Particle Nucl.Phys.2（1979）：41-87.
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实验是如何终结的？ 高能物理学的规模
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20世纪30年代的宇宙射线实验在复杂的实验中开辟了新的领域。随着精密云室、真空管以及电子电路的发展，对于粒子相互作用细节的研究远远超出了麦克斯韦的想象，他曾对我们能否进入个体微观物理学现象研究领域不抱有信心。但在规模方面，从麦克斯韦的仪器到20世纪30年代宇宙射线设备改变并不那么显著。
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这样微妙的变化无法和宇宙射线物理学与20世纪70年代的加速物理学之间的差别相比拟。粒子物理学实验需要飞机库大小的实验区域，而非桌面或房间大小的装置。大多数建设于第二次世界大战之后的实验室在类似工业厂房的地方进行这些大型的实验。[1]直到20世纪70年代初期，已经有15个运行的主要高能加速装置实验室，其中8个位于美国，3个位于苏联，以及除跨国欧洲实验室——欧洲核子中心之外，位于欧洲的3个国家实验室。[2]仅在联邦政府资助的美国高能物理实验室，便有1700名物理学博士以及1200名研究生。[3]总计大约2200人构成了高能物理学领域领取薪水的劳动力群体，每年各方面需要消耗211700000美元，占联邦政府在物理学预算投入总数的三分之一。[4]
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实验者与理论家的一个区别就是人数。在热学、电学、磁学以及物理光学等传统领域，这两个团体相差1900人。虽然已经有一批包括普朗克和洛伦兹在内的纯粹的理论家；然而，对于大多数物理学家来说，进行实验是他们职业生涯中不可缺少的一部分。交替的竞争与协作，描绘了在原子物理领域内、正式始于1920年以后的理论与实验之间现代关系的特点。[5]即使在那时，理论家的数量仍然相对较少，并且在经济上和制度上完全依靠他们的实验室同事。
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随着量子力学的到来，两种文化之间的差距进一步拉大：理论家收获了足够成功并完备的全套工具，用以证明独立的存在性。在20世纪30年代，贝特、弗里、奥本海默、魏茨泽克、威廉姆斯以及玻尔等众多物理学家都以建立关于宇宙射线与核现象的理论以及培养新一代理论家为全职工作。在美国，理论物理学博士的论文数目大约徘徊在总数的10%：1930年99篇中有8篇；1931年98篇中有5篇；1932年112篇中有10篇；1933年127篇中有18篇；1934年111篇中有8篇；1935年149篇中有11篇。[6]直到1975年之前，这两类物理学家接受不同的培训，有不同的资助来源，并且在学科研究中以不同的方式前行。在基础粒子物理学领域，理论家的数量逐渐增加，到1968年，该数目略低于高级美国研究生总数的一半（682人中有316人）。[7]对于粒子物理学的学生来说，他们做出的选择给就业前景带来持续影响。博士研究期间选择实验或是理论基本上决定了其后博士后及可能的永久性职位的方向。[8]并且一旦这些学生成长为专业人士，仍有很大几率继续留在其所在的理论或实验文化，如表4.1所示。
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表4.1 实验与理论的连续性
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备注：撰写了两篇及以上弱相互作用文章的2075名物理学家中出版物的个数与几率。括号内表示几率的数字是除以总行数所得。Barboni.thesis（1977）.128.
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造成理论和实验的鸿沟加大的原因有很多，在此文中只会说明几个原因：第一，实验与理论技能要求更长期更专业的训练，无论是在实验角度的微电子学、低温学或者计算机，还是理论层面的群论或场论。这使得两个领域间的转化愈发困难，容易在每个单独专业身份的团队中营造一种感觉，使年轻的学生和研究生招生委员会更难辨别谁更适合哪个领域。第二，来自加速器物理学的需求开始对实验者与理论家造成空间上的隔离，即使有许多大型设备努力在加速器中保留理论组。第三，在第二次世界大战后的几十年里，实验的时间跨度从几个月增加到许多年，这进一步使得实验者脱离理论家。因为实验者有全职的工作，一直致力于他们大量的科学与工程项目，而那些倾向于关注问题领域技术的理论者经常会在一年的时间内改变研究课题。
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