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只有电子-中微子产生电子。因为照片明确捕捉到了1个电子,并且拍摄到反μ介子中微子的移动,所以仅有的重要背景是来自电子中微子的细微混合,不约而同地进入反μ介子中微子束。这就是让菲斯奈尔感到兴奋的根源。
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菲斯奈尔搜集了所有的“图集”例子,并与克罗格一起前往英格兰,将搜集到的例子交给珀金斯。通过他几个月前在巴达维亚发表的言论判断,珀金斯怀疑根本没有或仅有极少的中性流,因为没有发现任何梦寐以求的轻子事件。在拿到菲斯奈尔在亚琛拍到的图片后,珀金斯的态度改变了:
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我只有一个问题,这是一张中微子的照片还是反中微子的?在了解到这是一个反中微子事件后,我带头冲到酒吧去庆祝。在那时,预计的背景是0~1个事件,因此这一个实例已经足够说服我(尽管显然不能代表整个世界)。所有在那以后发生的事都很令人扫兴。[2]
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菲斯奈尔在1973年1月11日给拉加里格的信中写道:“该事件令我们感到非常兴奋;它实际上是中性流例子中一个非常令人喜欢的候选。”[3]在几天后的回信中,拉加里格强调了两个重要的背景程序,解释了需要如何去研究。我会很快回到关于这些问题的讨论中,但在研究小组能够掌握针对背景的全套理论武器之前,一些粗略的计算结果改变了许多协作者的信仰。[4]对于他的同胞,欧洲核子中心负责人菲斯奈尔持非常乐观的态度,在2月9日声明:
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“亚琛事件”可能会撼动整个世界,或者至少是科学界。因为我们努力寻找的背景并未出现很多。因此更大可能是,这是第一例从电子中发散出μ介子中微子的事件!这会是很美妙的,不仅仅对于亚琛。就像机智的卡比玻所说:(这里的文字是从德语译成英文的)“你们知道,亚琛真正代表了欧洲核子中心!”(笑声,掌声)。[5]
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经验丰富的气泡室实验者发现亚琛事件中的电子特别引人注目。他们以擅长根据一些明确的实例做出重要发现著称。Ω-粒子因一张图片而被众人所承认,就像零式级联那样。乳剂以及云室研究小组也根据类似的“黄金事件”来编辑论据,包括第一批奇异粒子以及大量的K介子衰变。在一封写给拉加里格的信件中,菲斯奈尔援引了拉加里格早先关于类似光辉事例的声明:“我仍清晰地记得您在12年前所做的宣言,一个单独明显的电子足够证明μ介子-中微子与电子-中微子的特性。”[6]然而还有太多处于紧要关头的实验而无法立刻发布结论。此外,来自美国方面的竞争力似乎已远远落后。
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在看到此事件后,拉加里格告知菲斯奈尔接下来需要做的工作;协作团队要很多种实验去消除背景影响。[7]在高能物理学中,情况常常就是这样。这意味着要求助于电脑的数据库。
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在1973年2月6日召开了全体中微子协作团队大会,讨论这幅令人震惊的新图片。[8]从一开始,对每个人来说很显然最危险的背景就是电子-中微子通过反应(4.4)放出单体电子,但并未发现质子,可能是因为被重新吸入到核子中:
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电子-中微子+中子→电子+质子(未出现)。 (4.6)
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反应(4.6)只不过是一个普通的很容易理解的荷电流事件。在电传终端外部聚集了数据汇总磁带中录制的数据,含有无数扫描轨道的集体智慧:309次出现含有1个或更多质子的μ介子;质子数小于3个并且介子移动偏离粒子束5°以内的(称这些为“硬”μ介子)。考虑到30%的扫描效率,也是就是说扫描仪仅会发现30%的事件,这产生了如下公式:
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因为μ介子与电子的荷电流相互作用在加尔加梅勒室能量条件下是完全相同的,结果是获得相同比率的电子:
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数据汇总带显示在一半的体积内有11个含有质子的电子,给出不含质子的电子的期望值为0.6;因为在反μ介子-中微子胶片中电子中微子数要比在μ介子-中微子胶片中少7倍,所以由此产生的最终背景是0.09±0.07事件。
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验证这个结果的一种方式是计算直接由电子-中微子造成的背景数。要这样做需要了解一共有多少电子-中微子。来自伦敦大学学院的杰拉尔德·米亚特确信百分之一的μ介子-中微子通量,给出的背景为0.04±0.02。[9]
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另一个背景过程是γ射线产生的正负电子对,但在两种粒子间,能量分布十分不均匀,以致在正电子中只能发现很少的能量。早在1973年2月6日召开的协作会议中便已明确“此背景是很小的”。博士后学生豪尔赫·莫芬在该月21日的一次演讲中向德国物理学会阐明了究竟有多小。将不对称的比例按照一本早在1961年由罗西编纂的教科书中两两组成“标准”的电子对并将该比率乘以一个给定的0.015事件,作为由非对称电子对引起的背景。该团队仅记录一个高能康普顿电子对。[10]
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可能性更小的是该备选只不过是被撞入γ射线的范围(例如康普顿电子)。但是亚琛电子影响力非常大,以致这种可能性从未在协作会议中提起;莫芬采用克莱因与仁科芳雄20世纪30年代陈旧的公式为德国物理学会就此做了明确的计算。该公式是用于计算在亚琛电子能量的条件下,康普顿散射效应与产生电子对的比率,结果仅为0.5%。因为该协作团队仅有一个电子对产生的粒子,所以康普顿背景是微小的0.005事件。[11]
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在接下来的几个月中,论据的基本结构基本保持相同,尽管该研究组认为他们在获得扫描效率方面的更好信息前,不应公布结论。在彼此相互规劝进行下去的条件下,每个实验室都必须出力、必须尝试,并“查证他们是否是真正的单体μ介子。每个实验室都必须提供高能γ射线事件的扫描及重新扫描的结果以求得到足够的数据。对测量所有的电子-强子事件需要做出很大的努力”。[12]其他研究组承担了检查电子-中微子实际流量的任务,以求能够进行更为确定的背景直接计算。在1973年3月和4月,背景降到更低,因为在胶片的重新扫描过程中发现了更多的含质子的μ介子事件,但硬μ介子的数量相对较少。
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但在得到数据后,协作人员开始挣扎于一个基本问题:从这些数据中能够得到什么结论?对于一些物理学家来说,他们明确的目标是要约束温伯格角理论,也就是说要假设该统一理论是正确的并通过实验来修正自用参数。(事实上,在一本备忘录中,该写作团队将单电子事件命名为“温伯格事件”。)[13]对于包括坎迪在内的其他人来说,适合采取更为谨慎的方法。在1973年3月6日,坎迪就中性流研究的状态发表一篇备忘录,回顾了早先的限制条件并提醒他的同事“从获取的事件中,除了应继续进行此类关于反中微子的实验以外,不会得出任何结论”。[14]
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协作团队的结构很复杂,组织成员们都要面对压力,在整个研究组接受之前不得私自发布任何结论。事实上,当有人确实发表了初步的判断,协作团队会迅速在协会团体会议的会议记录中做出回应,该会议记录起到的作用就像一种内部期刊。公开“未经讨论的结论”
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是不被协作团队所接受的并且应立即撤回。由于会议的次数很多,所以,经协作人员同意,各类人员提出相同(并正确)的结论是很重要的。如有人想要提出新的结论,应事先将这些结论交给协作团体审批。
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到目前为止,在这一点上,该协作团队一直都做的相当好。希望大家能够尊重上述流程。[15]
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像这样的约束使得大家很清楚:虽然在协作子组的内部,信息可以畅通传播,但跨越整体协作团队界限的信息可能会危害实验的可信度。涂尔干(Durkheim)经常强调社会实体的界限在犯规过程中遇到阻力时会变得明显。非常普遍的是,协作的实验使得社会周界在这样的控制信息公开的纪律下能够精确地显示。通过对比,美国的研究组会提供一种协作的例子,在这种协作方式中,不会在类似与外界的交流中强加任何限制。
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[1] Faissner to author,7 December 1981.
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