1700968660
1700968661
实验是如何终结的？ [:1700965625]
1700968662
实验是如何终结的？ 信仰的扩展
1700968663
1700968664
亚琛电子对加尔加梅勒团队研究优先顺序的影响是立竿见影的。在1973年1月之前，致力于中性流研究的小组一直占主导地位。单电子研究的一个优势是可以在没有针对各种其他物理影响而进行的日常扫描的干扰下进行。避免了令人痛苦的背景中微子分析并巧妙地处理了关于隐藏的强子内部的全部假设。电子研究的成功进而在更广泛的实验领域使人们对中性流感到兴奋。
1700968665
1700968666
当缪塞从美国归来时，原来对于将主要资源投入到中性流研究上的犹豫不决开始逐渐消散。凭借数目不断增加的不含μ介子的强子事件，在一定程度上开始形成新的观点。更为直接的是，这一转变是受到发现亚琛电子的影响。随着来自强子与轻子领域的证据越来越多，鲁塞——作为重液气泡室研究组的负责人，也因此负责了欧洲核子中心的加尔加梅勒项目，要求质子同步加速器有更长的运转时间；他可以将团队在中性流调查研究过程中积累的信心作为武器：“在加尔加梅勒对强子中性流的研究中显示出数目相当可观的可能发生的强子事件。这些事件一定要与中子背景加以区别。由两到三个因素引起的数据激增会增加实验成果的重要性。”此外，鲁塞主张可能会呈现更多的轻子中性流，如果该团队能够同意让加速器再多运行两到三周。[1]
1700968667
1700968668
到1973年3月中旬，拉加里格与鲁塞已经在这项研究上倾尽全力。中性流现在已经站在万众瞩目的中央。每天都产生更多的经过处理的数据，因此研究小组很快地就有了足够的数据去要求中性流备选要比以前的能量更加充沛，除了更多假定的中子事件（见图4.26）。欧洲核子中心以及奥赛研究组在1973年3月19日完成对先前数据磁带的重新分析。[2]奥赛研究组单独成立一个小组进行独立的核查。两个研究组意见达成一致：对于中微子来说，中性流事件与荷电流事件的比率是0.24；而对于反中微子来说则是0.44。[3]对此，他们发表评论道，“这与温伯格的模型完美兼容，但仍存在一个纠缠不清的问题：背景能够解释数目吗”？
1700968669
1700968670
1700968671
1700968672
1700968673
图4.26 R=NC/CC。1973年3月的数据。截至当天，加尔加梅勒团队有足够的数据去根据室内的位置在数据精简后计算出NC/CC比率，不包括能量小于1 GeV的事件。从其他方面考虑，众所周知产生于荷电流事件的中子通常仅携带一小部分中微子的能量，一般是小于1 GeV。来自粒子束的主要中微子（以及真实的中性粒事件中），要含有的能量要远大于1 GeV。来源：Musset（for Orsay and CERN groups），“Hadronic Neutral Currents，”CERN-TCL，19 March 1973.
1700968674
1700968675
缪塞就细致研究每个中性流备选所要求的大量工作提出寻求帮助，在两天后的欧洲核子中心协同会议上要求就此问题进行讨论。从米兰抵达伦敦的扫描小组负责事件类型的挑选、分类以及测量。技术人员准备适用图片的巨大放大版，这样整个研究组都可以判断它们的正确性。物理学家聚集在每张照片周围，就合适的分析展开争论。
1700968676
1700968677
这些会议的记录中包含很长的类似判断的清单（见图4.27）：“错误：可能是μ介子”——这张图片不再是备选，因为其中的“强子”轨迹之一可能实际上是一个停止的μ介子。“正确：一个急需测量的轨迹”——如果该事件无法正确地测量，从中得出的结论会是不可靠的。“错误：宇宙射线”，“错误：进入轨道”——如果除μ介子以外的粒子进入室内，可能预示着荷电流事件发生于墙体内，释放出中子或者其他危险粒子。“错误：外部基准体积”——如果轨迹不在室内的最佳位置，测量结果是不可靠的。“错误：可能发生μ介子扭结”——带有扭结的μ介子轨迹事实上可能是介子。[4]这些论据一条一条地向前推进。在这需要测量数据、电脑分析以及丰富的经验来做出判断：有时将图片高举在面前凝视它，可能会在运行轨迹中发现扭结，但如果仅是从旁边瞥一眼的话，很可能会认为是位于轨迹下面。
1700968678
1700968679
类似这样的讨论，在米兰大学、欧洲核子中心、奥赛，以及遍布欧洲的其他实验中都曾发生过。1973年4月，该协作团队已经放弃了为中性流进程找到上限这个问题。问题随着信心的增加而更加具体。中性流与荷电流的比率是多少？在单电子研究中意见也达成了一致。1973年3月召开的一次会议的会议记录以宣告“一般协定开始，规定关于电子研究与发现相关事件的论文应尽快发表”。[5]
1700968680
1700968681
1700968682
1700968683
1700968684
图4.27 欧洲核子中心逐个事件分析，1973年4月。典型汇总表扫描件。加尔加梅勒物理学家聚集在一起评估每个中性流备选并针对事件的分类规范标准。来源：Musset，“List of NC Events，”CERN-TCL，17 April 1973.
1700968685
1700968686
[1] Rousset，memorandum to Cresti，CERN-TCL，19 February 1973.
1700968687
1700968688
[2] Musset，“Hadronic Neutral Currents，”CERN-TCL，19 March 1973.
1700968689
1700968690
[3] Musset，“Hadronic Neutral Currents，”CERN-TCL，19 March 1973.
1700968691
1700968692
[4] Musset，“List of NC Events，”CERN-TCL，17 April 1973.
1700968693
1700968694
[5] Cundy，“Minutes of 21 March，”CERN-TCL，26 March 1973.
1700968695
1700968696
1700968697
1700968698
1700968699
实验是如何终结的？ [:1700965626]
1700968700
实验是如何终结的？ 模型、背景与定论
1700968701
1700968702
并不是所有人都被说服，包括那些基于他们自己对各种论据表示赞同的人。在1973年5月17日，中微子协作团队在欧洲核子中心召开一次会议。是时候就单电子研究给出最终的评论了，但中性流子组凭借一份详实的进度报告主宰了整场会议。普利亚提出一种方法，能够完全根据在室的可视范围内事件的特点估计出中子背景。以无μ介子的事件为例，假设它是由一个中子造成的，并计算出在无任何相互作用的情况下中子在室内已经移动的距离（潜在路径），然后测量从潜在路径的起点到发生相互作用时所在位置的距离。如果大部分中性流备选是由中子产生的，应该会出现很多事件，其中实际路径与潜在路径的比率趋近于0。相反地，如果真正的中微子造成了无μ介子事件，那么实际路径与潜在路径的平均比率应正好为50%。中微子在潜在路径起点发生反应的可能性与在终点相同。[1]
1700968703
1700968704
普利亚从内部进行的分析避免许多关于设备周边物质分布或中微子进入实验区的流量的假设。在同一次会议中，巴尔迪（R.Baldi）与缪塞提出了另一种内部分析，涉及室范围内的进入内壳层与外壳层的虚拟区域。如假设所有的中性流备选都是由中子引起的，法国的物理学家可以估算出“本源的”荷电流事件发生在合适范围内的外壳层的可能性。他们的结论是：“此类事件无法用中子解释。”[2]
1700968705
1700968706
同时，其他几个研究组加紧努力，想要制成计算机合成的中子背景蒙特卡罗模拟（从外部分析）。伯纳德·奥贝特（Bernard Aubert）发表了一篇带有初始结论的论文，但当他说到纯中子背景预测的关联事件数要比观察到的多十倍这一假设时，他表达出的倾向没有招致任何质疑。在奥赛，维来尔与布鲁姆（D.Blum）完成一件关于线圈以及防护层中物质分布的高度简化的电脑模型。对此他们还附上了中子能量分布与角度分布的粗略估计，并使用计算机对背景做出大量预测。同时，欧洲核子中心研究组制定好了自己的蒙特卡罗程序。[3]
1700968707
1700968708
只有输入模型的参数或者程序员精密的设置才能使蒙特卡罗模型起到良好的作用，“输入的是垃圾，产出的也就是垃圾”。对于中子背景来说，有几项参数对于程序来说必须要符合实际，有其所代表的含义。一项重要数据是中子相互作用的长度，Λ。（假设大约一半——1/e——的中子会发生相互作用，如果他们移动Λ距离。）一般而言，编写程序的物理学家会使用不同的Λ值来进行研究，希望最终的结果不会过于敏感地受他们选择的数据影响。甚至在实验结束十年后，在欧洲核子中心EP大楼的地下室里仍到处是装满卡梅里尼、奥苏拉蒂、普利亚以及其他同期的物理学家打印出的实验数据的纸箱；每个纸盒上都标有“Λ=70厘米；Λ=50厘米”等。[4]
1700968709