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在审稿人对论文进行仔细思考之时,鲁比亚和苏拉克为在埃克斯和波恩召开的夏季会议做着准备。他们将在会上公布研究发现。1973年8月末,苏拉克将数据带到了欧洲,鲁比亚离开美国之后一直居住在这里。E1A成员们与吉姆·皮尔彻和唐纳德·里德一道来到了德国首都,参加高能电子光子相互作用主题的国际会议。他们提交论文较迟,错过了被纳入全体大会的机会,虽然还可以在较小的分组会上进行结果报告。然而,来自欧洲核子中心的杰拉尔德·迈亚特(Gerald Myatt)本已计划好要进行中性流主题的重要发言,但他还是同意宣读哈佛-威斯康辛-宾夕法尼亚-费米实验室代表在最后时刻交给他的一份简短的手写报告。[5]
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迈亚特的发言结束后,鲁比亚观察到,“两个小组真正观察到的是过量的无μ介子事件。这并不一定要被解释为对中性流的形式证明。这一效应可以通过其他的新现象进行解释……证据并不充足”。这时,一位听众向迈亚特提出了质疑,他质疑迈亚特是如何使核子研究中心或加速器实验室的研究结果与广为人知的奇异性改变中性流的限制达成一致的。迈亚特回应称:“这是温伯格式理论面临的主要障碍。”[6]通过这简短的回应,这一点已经完全明确了:即便在中微子实验者获得首次发现之后,研究结果仍然没有得到强有力的理论证实。更确切地说,他们仍然相信弱中性流只有一种,或者至少奇异性改变和奇异性守恒流之间的区别还不够明显,这种信任丝毫没有被理论所削减。确实如此,他们若不接受GIM机制,就无法在理论上同时解释新旧两种结果。正如笔者在后面几章中反复强调的一样,迈亚特这样的实验家使用的是理论,而不是全系列的理论观念,后人可能会将理论观念错误地归因于这些实验家。
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1973年9月6日至12日,加尔加梅勒和E1A的代表们再次聚集在埃克斯,对他们的研究结果进行探讨。缪塞再次主张,中微子和反中微子束数据间的一致性、宽能区中中性流和荷电流对象的恒定比值,以及中性流/荷电流对象的强子簇射间的普遍相似性,这些证据都证明了中性流的存在。[7]温伯格在评论中慎重地支持了他的实验家同僚们提出的结论:
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在当下的情况看来,已经观察到中性流的这个结论可能还并不成熟。可能存在某些未知的背景来源,会破坏这些实验。之前的轻子模型是正确的,要做出这样的结论自然还为时过早。但是,现在已经出现了怀疑的阴影,比如sin2θ阶数为0.3的SU(2)×U(1)模型,它可能离真相并不遥远。[8]
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因此,欧洲核子中心的小组(至少是哈佛-威斯康辛-宾夕法尼亚-费米实验室的哈佛小分队)在受到鼓励之后,一系列艰难实验貌似到达了终点。
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[1] 匿名,第一和第二部分摘自Benvenuti et al.,“Observation,”Phys.Rev.Lett.,with cover letter.Trigg to Sulak.16 October 1973.SuP.
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[2] 鲁比亚在1973年马亚特在波恩会议上发言之后的评论,参见Myatt.“Neutral Currents,”Bonn(1974),405.
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[3] Benvenuti et al.,second version of“Observation,”14 September 1973,SuP.Data from 300 GeV beam,vertices in scintillator segments 1-12,angular requirements imposed in one plane.
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[4] Anonymous,referee reports,Phys.Rev.Lett.,with cover letter,Trigg to Sulak,16 October 1973,SuP.
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[5] Myatt,“Neutral Currents,”Bonn(1974),389-406.Reeder,“Bonn Conference,”TM,4 September 1973.
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[6] Myatt,“Neutral Currents,”Bonn(1974),405.
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[7] Musset,“Neutrino Interactions,”Journal de Physique 34(1973):C1-23-42.
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[8] Weinberg,“Gauge Theories,”Journal de Physique 34(1973):C1-47.
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实验是如何终结的? 解除终结
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在国家加速器实验室里,E1A的研究才刚刚开始。由于四种情况的产生,克莱茵和曼恩对投给《物理评论快报》的论文产生了严重的不信任感。首先,在麦迪逊推导出来的4000亿电子伏数据显示,中性流和荷电流的比值较小,这令人感到忧虑。其次,克莱茵并无证据可以证明新的结果具有足够的说服力,以至于可以反驳那些具有极低限制的奇异性变化中性流过程实验。1973年夏天,他对中性流的精确范围进行了不合理的预期。再次,鉴于新装置使用中的不确定性问题以及μ介子的广角问题,在新的结果中试图进行深度检查也是很自然的。最后,曼恩意识到,整个实验可以进行方式的改进,迅速地重做,但这与装置的规格和装置更改伴随的难题是无法协调的。克莱茵、曼恩和国家加速器实验室的其他研究人员们暂时将全部的注意力都转向了探测器的重新调整上。随着会议报告的完成,研究团队将论文的编撰置于了次要的位置。
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与此同时,E1A在9月想办法为余下几个月至次年初期间获得了大量的运行时间。[1]通过几次改进后,克莱茵进行了乐观的预期,预计他们可以提高事件探测的效率,获得更为精确的位置测量值,最重要的一点在于破除了μ介子广角的诅咒。为了解决广角的问题,研究小组以两种方式对装置进行了改进。首先,他们在热量计第16段和4号火花室(SC4)之间安置了一块新的13英寸厚的钢护板,尺寸为12×12英尺(见图4.41)。原则上而言,钢护板和热量计的下游段应该会阻止所有强子进入SC4。因此,凭借钢护板在恰当位置上的作用,只有μ介子可以到达SC4和计数器B。这一新调整有效地将SC4和计数器B这两件装置转化为μ介子探测器的首要构件。这一任务原先是由5号火花室和计数器C来完成的。由于SC4距离时间产生的目标处和热量计位置相对要近得多,可以检测出更多的广角μ介子(见图4.42)。其次,由图4.41中可以看出,之前在μ介子光谱仪中使用的较小的宽距火花室是如何被较大的窄距火花室所替代的。更换后的火花室规格较大,对角也较大。对于计数器C而言亦是如此,当它的规模变大后,可以捕获更多的无定向μ介子。
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图4.41 两台E1A的改进前后对比(上图)。图4.34中描述的更改前的装置(下图)。1973年秋季建造的新装置,使用4号火花室(之前是第一阶段的一部分)在较之前更广的角度内捕获μ介子。为了将强子分离出来,研究小组在SC4前方放置了一块13英寸厚的钢护板。μ介子探测器中放置的其他离子过滤板的厚度为4英尺。来源:Aubert et al.,“Further Observation,”Phys.Rev.Lett.32(1974):1455.
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图4.42 图4.41中广角陷阱的细节图。SC4捕获了之前使用SC5才可能捕获的广角μ介子。而且SC5和计数器C的规模扩大也对广角μ介子的记录起到了帮助性作用。
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凭借着这些创新,当时物理学家们实验所需的花费貌似并不高。强子护板之前是由更厚的铁板(4英尺)组成的,可以屏蔽通过SC5的上行流。虽然如此,但若不将SC4(和计数器B)向下行方向推移,以消除它们捕获广角μ介子的目的作用,那这样的厚物质是无法嵌入热量计第16段和SC4之间的。1973年9月28日,研究人员对新装置进行了首次试运行,之后克莱茵很快撰写了一份备忘录,在其中对这一更改进行了这样的评论:
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放置在热量计后方的新的铁块在减少通过(计数器B和4号火花室)的强子方面十分有效。虽然小部分事件显示出了穿透结果,但这一比例要小于20%……为了确定这一结论的可信性,仍需对数据进行更多的研究。[2]
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