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因而，实验上可以从两个方面来检验宇称守恒与否。一是直接从反应前后总宇称的变化，另一个方法则是从对称性考虑，检验在空间反演变换下，物理规律是否不变。
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刚才说过，空间反演变换不过就是从右手坐标系变换成左手坐标系，而使用右手坐标系还是左手坐标系？螺丝加工成右旋或左旋？这些似乎只是一种人为的约定，应该与大自然遵循的物理规律无关。换言之，物理规律似乎不应该以我们使用的是右手坐标系还是左手坐标系而改变。因此，在1956年之前，物理学家们都坚定地认为宇称是守恒的，亦即一切物理过程都应该遵循“宇称守恒定律”。
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不过，世界上的怪事多多，特别是在微观领域——奇怪的量子世界中，更是无奇不有。最开始让人怀疑到宇称守恒的是所谓“θ-τ之谜”。物理学家们发现，当高能质子和原子核碰撞时产生的K介子有两种完全不同的衰变方式：有时衰变成2个π介子，有时衰变成3个π介子。因为π介子的内禀宇称值为-1，所以在衰变成2个π介子的情况，总宇称是（-1）2＝＋1；而衰变成3个π介子的情况，总宇称是（-1）3＝-1。对任何物理现象的解释总是从“瞎子摸象”式的猜测开始的。物理学家们分析，如果宇称是守恒的，那么衰变之前的K介子应该是两种宇称相反的粒子：偶宇称的被称为θ，奇宇称的被称为τ。这两种粒子的其他性质，包括自旋、质量、电荷等，几乎完全一样，因此，人们总怀疑它们就是一种粒子。K介子的衰变（β）属于弱相互作用，如果把它们（θ和τ）当成是同一种粒子，就必然要否定宇称守恒，起码要否定弱相互作用中的宇称守恒。
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李政道和杨振宁首先深入研究了这个问题，他们查阅了很多有关文献及实验资料，发现在强相互作用及电磁作用中，许多实验结果以很高的精度证明宇称守恒，但对弱相互作用却缺乏强劲的实验证据。并且，在本书一开始提到的1928年R．T．Cox等人提交给美国国家科学院的实验报告中，报告了作者们在β射线的双散射实验中观察到极化方向的不对称性，这可算是弱作用宇称不守恒的最早实验证据。
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1956年6月，李政道与杨振宁在美国《物理评论》上共同发表《弱相互作用中的宇称守恒质疑》的论文[36]，认为基本粒子弱相互作用内存在“不守恒”，宣称θ和τ是两种完全相同的粒子。文章在物理界引起巨大反响，泡利强烈地表示，绝不相信上帝会是个弱左撇子，并准备投入大赌注与人打赌，不过幸亏只是口说无凭，没真正投赌注。费曼也坚信宇称守恒而与人打赌，一年后只好认输付钱，还好赌金只是50美元而已。另外一位著名的物理学家就更有意思了，研究晶体的布洛赫曾经说，如果宇称不守恒，他就把自己的帽子吃掉！后来宇称不守恒被证实之后，布洛赫便耍赖皮说自己根本没有帽子。
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李政道和杨振宁认识到，要大家承认弱作用的宇称不守恒，关键问题是实验。他们设计了几种相关的实验方法，并且自然地想到了他们的华人同胞——实验女王吴健雄。吴健雄与李政道同是哥伦比亚大学物理系的教授，是作β衰变实验的专家，她非常乐意做这个关键性的实验。当时正值1956年圣诞假日的前夕，吴健雄本来要和丈夫袁家骝一起去日内瓦参加一个学术会议，再去远东演讲旅行，并回中国家乡探亲。但她实在不愿放弃这个验证如此重要物理定律的机会，最后决定让丈夫单独去旅行，自己留下进行实验。
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1957年1月15日，《物理评论》杂志收到了吴健雄等人实验证明宇称不守恒的论文[3]。吴健雄实验的目的是检验钴-60原子衰变时的物理过程是否具有镜像对称性，如图5-3-3（a）所示。实验需要在极低温（0.01K）的条件下进行，使用强磁场把钴-60原子核的自旋方向转向左旋或右旋。图5-3-3（a）中将右旋原子核的β衰变叫做“原来实验”，左旋原子核的β衰变叫做“镜像实验”。如果β衰变中的宇称守恒的话，预料的β射线方向在图中应该向上。
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图5-3-3 （a）吴健雄的实验（b）泡利宣布宇称女士“不幸逝世”的讣文
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在吴健雄的真实实验设计中，“原来”和“镜像”这2个实验同时进行，并将宇称守恒预言的两个β射线方向左右对称安置。也就是说，如果宇称守恒成立的话，实验结果应该有左右方向相等的角分布，否则便违背了宇称守恒。最后的实验结果显示角分布的明显不对称，因而证实了弱相互作用中的宇称不守恒[37]。
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在这件事情上，“上帝鞭子”泡利又演绎出了一段有趣的故事。
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泡利是吴健雄的朋友加老师，并且非常赏识吴健雄的才能。吴也曾经自称是“物理巨擘泡利的得意门生”。当泡利得知吴健雄计划进行实验以证实宇称不守恒时，很是为她遗憾，认为这是一个毫无疑问注定要失败的实验，认为那些实验将一定会显示“对称的角分布”。
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可惜那个时代没有互联网，信息来得太不及时。就在吴健雄已经宣布了实验结果的两天之后，泡利还蒙在鼓里，给朋友Victor Weisskopf的信中仍然说“不相信上帝是一个弱左撇子”，还写了些准备要用重金打赌之类的话。倒霉的泡利刚发出这封信，就听到了吴健雄实验证实宇称不守恒的消息，这让泡利感到懊恼，立刻想到了他尚未进行的“重金赌注”。不过他暗暗庆幸并没有真赌，并且幽默地对朋友说，我可输不起钱财，因为我没有，但还输得起名誉，因为我的名誉太多了。最后，他还给宇称守恒被打破写了几句有趣的讣文（图5-3-3（b））。泡利写道：“我们伤心地宣布，我们的朋友宇称女士，在经历了短暂的手术痛苦之后，于1957年1月19日去世了。”讣文的落款是e、μ、ν，三个弱相互作用主角的符号：电子、μ子和中微子。
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上帝果然是个弱左撇子，李政道和杨振宁因为打破了这个对称而共同获得1957年的诺贝尔物理学奖。这项成就，从发表文章到得奖不过一年左右，在诺贝尔奖的历史上十分少见，这和吴健雄及时的实验证实密切相关。三位杰出的华人物理学家，在科学史上合作谱写出了一段美妙的旋律。
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普林斯顿高等研究院院长奥本海默曾经说，当年李政道和杨振宁坐在普林斯顿高等研究院的草地上讨论问题，是一道令人赏心悦目的风景。不过非常令人遗憾的是，之后的50多年里，却是草地依旧，风景不在了。
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爱因斯坦与万物之理：统一路上人和事 [:1700970784]
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爱因斯坦与万物之理：统一路上人和事 4．俘获上帝粒子
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这是瑞士日内瓦西北部的郊区，左边是法国边境处的农田，背景是美丽的日内瓦湖。在这漂亮的建筑、翠绿的草坪之下，你可能很难想象，竟然隐藏着一个巨大的科学工程：欧洲核子中心的大型强子碰撞机（图5-4-1）。
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图5-4-1 CERN的强子加速器LHC
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欧洲核子中心（European organization for Nuclear Research，CERN）可以说是世界上科学研究最前沿的地方。二十多年之前，万维网在这里悄然诞生，之后的发展有目共睹。2012年，这个组织宣告找到了“上帝粒子”的消息震惊了全世界。第二年，CERN的实验物理学家们基本确认发现了“上帝粒子”（希格斯粒子）之后，诺贝尔委员会将2013年的物理奖授予了与此相关的两位理论物理学家：弗朗索瓦·恩格勒和彼得·希格斯[38]。
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大型强子对撞机（large hadron collider，LHC）隐藏在100m深的地下，位于一个周长27km的巨大的环形隧道内。当年，全世界各国的科学团体联合建造这个世界上最大粒子加速器的主要目的，就是为了寻找希格斯粒子。这是一台世界上最昂贵的仪器，几年来，世界各国合作的总耗资达到130亿美元，上万人为此日夜辛勤工作，目的就为了追踪一个平均寿命只有1.56×10-22s的小小的基本粒子！
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这个不平常的“小东西”不是天外来客，因此与其说是CERN“发现”了希格斯粒子，还不如说是对撞机“制造”出了希格斯粒子。事实上，科学家们是让LHC隧道中的两束质子，以每秒11245圈的速度（接近光速）狂奔后相撞，在极小的空间内爆发出等于10万倍太阳温度的超级高温，并释放出大量的能量和粒子，希格斯粒子就有可能产生在其中。不过，质子碰撞产生希格斯粒子的几率很小，每1012次的对撞才可能产生一次。并且，希格斯粒子一旦产生后转瞬即逝，在十亿分之一秒的时间内就会衰变成其他的粒子。这就是为什么LHC耗资如此巨大，因为要想捕捉到希格斯粒子太不容易了。见图5-4-2。