1700969804
1700969805
[1] Arnison et al.,“Large-Transverse Energy Electrons,”Phys.Lett.B 122(1983):103-116.
1700969806
1700969807
1700969808
1700969809
1700969811
实验是如何终结的? 子组、论据与历史
1700969812
1700969813
不是所有的战后发展都会带着实验者走向集中化。起初可能会显得自相矛盾。科学论断的产生,特别是那些通过数据分析得来的,会经历局部的分散,就像将单独的大型实验移交给各式各样的子组。如果我们简要描述这些子组的结构以及他们的子分析目标,在E1A与加尔加梅勒内论据的组成会更加明晰,使我们能够了解一些关于大规模实验本质的大致情况。
1700969814
1700969815
E1A与加尔加梅勒都有各自的领导者:在欧洲的安德烈·拉加里格以及在美国的克莱因、曼恩以及鲁比亚这三位杰出的代表。然后,每个团队再次被拆分:美国派系被分为两个小组,一个在哈佛,另一个吸纳了来自麦迪逊、费米实验室以及宾夕法尼亚大学的人员。在欧洲研究的初期,一个子组集中注意力于强子中性流,而另一个主要致力于单电子搜索。甚至拆分这些子组是因为中性流的测试在主要背景研究上需要许多改变。实验者开始关注描绘高能物理学特性的高度网状的内部结构分项研究(见图6.3),而非描绘宇宙射线研究特性的实验联盟。
1700969816
1700969817
1700969818
1700969819
1700969820
图6.3 高能物理实验内子组的抽象结构。每个方框选定一类背景研究,最终形成一份内部报告,例如在协作会议中陈述的技术备忘录
1700969821
1700969822
在大西洋两岸,一些参与者由于早期解释过的原因,开始了强烈倾向于相信中性流不存在的实验。以最宽广的角度,加尔加梅勒协作团队分成了两个组,一个主要对强子信号感兴趣,而另一个主要关注轻子信号(见图6.4)
1700969823
1700969824
1700969825
1700969826
1700969827
图6.4 加尔加梅勒中性流背景的广泛示意图。图解了轻子和强子背景与任一背景下的主要任务之间的分离
1700969828
1700969829
实际上这些组群是高度复合的;未达到公开于内部发行物的子实验水平,必须再次细分。项目复杂度在于要确定“直接中子”(产生于荷电流的屏蔽下)不能解释类似中性流的事件。只有几个辅助演示是空间分布的论据,热力学平衡的论据,在欧洲核子中心的蒙特卡罗项目和奥赛的固定平均自由路径,以及缪塞、巴尔迪和普利亚提出的独立模型。其他的细分部分在宇宙射线和停止μ介子的背景计算范围之内。为了处理级联,小组必须模拟角度、能量以及弹性分布。
1700969830
1700969831
重要的是,轻子中性流背景与强子背景几乎没有共同点。特别是,对于单电子搜索,中子的问题并不存在,并且没有任何需要担心的来自原子核内部的复杂化物理学。反而,此证明要求实验团队排除电子中微子、污染束流是可能产生单电子的。此外,他们必须证明光子不应承担创建隐藏了正电子的非对称正电子对的责任,或者是承担将电子从原子中分离并呈现出来的责任。
1700969832
1700969833
在大西洋的西岸,E1A没有什么重大机会去记录中微子电子,即使克莱因考虑过那种可能性。他们的实验沿不同的线路拆分(见图6.5)。值得注意的是,加尔加梅勒的一些重要背景在E1A中被很轻易地排除了。更大的探测器使光子或中子几乎不可能穿透到机械设备用来接收事件的中心空间。
1700969834
1700969835
1700969836
1700969837
1700969838
图6.5 在哈佛-威斯康辛-宾夕法尼亚-费米实验室实验中的两个主要背景互相矛盾。在他们的“第一次”实验中(基于哈佛),几乎没有穿透现象的实验并且更多的关注宽角度μ介子。在“第二次”实验中,实验队伍重新调整了硬件以消除或评估可能出现的宽角度μ介子问题。在这样做时,他们慢慢地意识到穿透现象已经成为一个重要的问题。
1700969839
1700969840
为详细看到协作是如何进行在大角度μ介子问题分析中的证明(“第一次”哈佛-威斯康辛-宾夕法尼亚-费米实验室实验),让我们以古典主义者剖析历史的方式拆分为期六周的论证中的步骤。结果是与图6.4和6.5所示的流程图不同的示意图。图6.6揭示了哈佛-威斯康辛-宾夕法尼亚-费米实验室报告的前四稿的演变。我称之为“动态谱系”,称之为“谱系”是因为它借鉴了古典文本在描绘手稿谱系树时的传统,动态是因为我们能看到是如何采用每次修改来增加直接性和稳定性的。
1700969841
1700969842
1700969843
1700969844
1700969845
图6.6 针对在首次(基于哈佛)E1A实验中出现的宽角度μ介子问题动态谱系。日期指的是内部发布的时间。为简略起见,下面只详细说明μ介子减少。
1700969846
1700969847
在1973年8月3日发布的第一版谱系中,实验团队并排设置了哈佛和威斯康辛-蒙特卡罗法;他们得出结果的一致性论证了数据的稳定性。在8月18日那一版中,实验者通过改变探测器几何形状、中微子光谱以及波束宽度,进行进一步的数据稳定性测试。然后在9月3日那一版中,协作团队对数据进行了分析,根据每个事件是否在给出的向前水平角或垂直角之外存在射出粒子而做出标记。通过使用电脑,哈佛-威斯康辛-宾夕法尼亚-费米实验室团队将事件分为三类:不受限制事件,一个出射角受限的事件,以及两个出射角均受限的事件。此项积极提出的进一步稳定性测试使结论更加可靠。最后,在1973年9月14日那一版中,协作者能够说明计算出的μ介子分布和测量的结果一致,增加了测量的直接性。
1700969848
1700969849
这种分析可能对于考虑许多其他的实验是有帮助的,通过提供一种语言来描述发生在从怀疑向证明过渡的阶段的动态过程。但对于高能物理中的大量实验来说,这个过程不会简单。第二份哈佛-威斯康辛-宾夕法尼亚-费米实验室报告中,在论证结构的起源方面甚至比第一份更加复杂。在很大程度上,更多人的参与,以及因此而形成的一个更加复杂的部分重叠的子组网络,使得论据的起源更难追溯。
1700969850
1700969851
下面看第二份哈佛-威斯康辛-宾夕法尼亚-费米实验室报告。最初,第二次试验忽视了宽角度的问题;那个问题是通过建造以及对于实验团队来说似乎是降低强子穿透性非常有效的钢板而解决的。是已经解决了吗?很快,穿通现象的解决方案开始在一次次的测试后动摇。测试结果显示一个背景问题的解决方案诱发了另一个问题,大致相同的,巴奈特在修复一个背景的实验的同时,也使它遭受一种新的类似效应的影响。
1700969852
1700969853
随着大规模实验被分解为构成实验的小组,一些困难已经解决。在类似的复杂实验中,对于发现在什么是重要的论据,以及什么时间发生的问题中存在这样根本的分歧,我们可能会感觉很困惑。但是一旦实验是已分化的,并且不再将团队视为单独个体,分歧似乎是完全自然的。克莱因会发现一个比鲁比亚和苏拉克的早期蒙特卡罗法更加令人满意的“黄金事件”论据,是不是很让人感到震惊?或者是μ1分析者(不受宽角度μ介子的支配)应该说服E1A的一些成员,反之,μ2数据分割(不受穿通效应支配)应该说服其他人?或者是维来尔、布鲁姆以及奥赛应该相信他们的蒙特卡罗法,反之,弗莱与海德特会信赖他们的方法?或者是佩金斯会对强子中性流比缪塞持有更多的怀疑。
[
上一页 ]
[ :1.700969804e+09 ]
[
下一页 ]