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[5] Lee and Yang,“Neutrino,”Phys.Rev.Lett.4(1960):310.
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[6] Lagarrigue,Musset,and Rousset,“Chambre,”draft proposal for bubble chamber(1964),MP.
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[7] 格拉肖-温伯格-萨拉姆理论将W的质量设为80 GeV;1983年,UAI合作成果发布与此质量的中间玻色子相一致的事件.参见Arnison et al,“Large Transverse,”Phys.Lett.B 122(1983):103-116.
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[8] Allard et al.,“Proposition,”(1964),Ⅶ-9.
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[9] Perkins,“Neutrino Physics,”in Fiorini,Milan(1968),13-14.Cf.Fiorini,“Gargamelle Meeting”(1968).
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[10] Perkins,“Draft Gargamelle Proposal”(1970),MP.
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[11] Briedenbach et al.,“Inelastic Scattering,”Phys.Rev.Lett.23(1969):935-939.
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[12] Feynman,“Hadron Collisions,”High Energy Collisions(1969).Bjorken and Paschos,“Proton Scattering,”Phys.Rev.185(1969):1975-1982.
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[13] Perkins,“Draft Gargamelle Proposal”(1970),1,MP.
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[14] Aubert et al.,“Amended Draft Gargamelle Proposal”(1970),8.
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[15] Franzinetti,“Neutrino Physics,”Experiments with Gargamelle(1971),16.
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[16] Vialle,interview,28 November 1980.
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[17] Franzinetti,“Neutrino Physics,”Experiments with Gargamelle(1971),10.
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实验是如何终结的? 提出质疑的充分理由
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让我们以一个定义开始。“奇异性”是一种归于像电荷这样的物质以及角动量的一种特性。电荷在粒子相互作用中保持守恒:如果即将发生碰撞的电荷总数为0(包括目标粒子),那么射出的粒子中的电荷总数也为0。为了记录许多在第二次世界大战后发现的新粒子,奇异性成为一种有用的记录设备。可以赋予每颗粒子一个“奇异数”,这样在电磁与强相互作用中,总奇异数会守恒。例如,质子与反质子均不含奇异数。当质子撞击反质子时会产生强烈的相互作用,并且如果在撞击中产生任何新的粒子,它们的总奇异数仍是0。然而,在弱相互作用中,奇异数并不总是守恒的。这给实验高能物理学家提供了一个不可错过的好机会。
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你们应该还记得,中性流不涉及碰撞粒子间的电荷交换。这意味着如果碰撞粒子为带电粒子,他们也能够发生电磁相互作用。两颗从彼此中发散出来的电子也能够通过光子的交换实现电磁相互作用;或者是,如果中性流存在,可以通过弱相互作用实现。因为电磁力要远强于弱力,对弱中性流的探求会彻底终结(见图4.20)。实验者愉快地认为该性质为奇异性变化的弱相互作用提供了可能性;因为电磁力与强作用力均保持奇异性守恒,所以奇异性变化的中性流为弱相互作用的个人秀提供了一次完美的机会(见图4.12)。
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奇异性变化过程的一个例子:
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K+→(正极介子)+(中微子)+(反中微子) (4.2)
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图4.20 电磁背景。在两个相互作用的粒子带电并且无奇异性改变的事件中,电磁相互作用与弱相互作用同时发生。20世纪60年代以及20世纪70年代初期可获得的加速器能量条件下,大的电磁效应淹没了相比之下小得多的弱相互作用。例如,弱正电子发散(左上)被电磁发散(右上)所压倒。E1A与加尔加梅勒通过使用中微子避免了这个问题,因为它们是中性的,不能够与光子发生相互作用。因此,左下说明的过程无电磁竞争对手。
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K+是一种奇异粒子但介子与中微子不是,因此电磁与强作用力均不会涉及在内。因为单独正电荷K介子转化成一个单独带电的正介子,此过程涉及到中性流。实验者认为,这一定会是一次成功的确定中性流存在的测试。
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直到1969年,乌戈·卡梅里尼(Ugo Camerini)等人已经表明(4.2)这样的过程被很好地抑制了:此K介子的衰变率低于相同K介子其他方式衰变率的5×10-5倍。[1]其他实验小组对奇异性改变的中性流给予了许多类似的较低限制。因为在那时没有任何理由去相信在奇异性改变的与奇异性守恒的中性流间会存在任何相关的差别。人们得到的合理的结论是中性流根本不存在。
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该情况与洛克(Locke)在他的《人类悟性论》(Essay concerning Human Understanding)中描述的相似。看似在一次与德国大使愉快的访问后,暹罗国王询问起低地国家人民的生活习惯。作为这样一个伟大的航海国家的国王,暹罗的领导无疑认为自己熟悉水的各种形态。可以想象当他听到说在德国境内的水有时会变得“无比坚硬,人可以在上面行走,甚至能够承受一头大象时所表现出的疑惑。对此这个国王回答道:‘迄今为止,我相信你告诉我的所有的奇闻异事,因为我认为您是一位清醒公正的人,但现在我确定你在说谎’”(洛克的重点)。[2]物理学家经过反复地测量百万倍抑制程度的奇异性改变的中性流,对在奇异性守恒的情况下不存在任何抑制的期待不会高于暹罗国王对大象能在冰上行走的期待。没有任何合适的理由去相信该差别会造成这么大的不同。
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