关于自然界的四种基本相互作用——万有引力、电磁力、强力、弱力,学生在高中阶段对前三种都有了不同程度的认识,但对于弱力,课程没有涉及,学生只知道这个力与β衰变有关。本文就是对这个力是如何发现,以及与弱力相关的β衰变的实质稍作说明,感兴趣的同学可以以此了解下。
从上世纪末开始,人们的视野穿透到了另一个天地——微观世界。人们弄清了原子是由很小的原子核和绕核旋转的电子所组成。随后,人们又弄清了原子核是由带正电的质子和不带电的中子构成的。还搞清了它们之间的一些变化关系:中子发射一个电子就变成质子;质子又可发射一个正电子变成中子。表面看来,人们已弄清了一些新奇的、微观粒子的“换身术”。
中子→质子+电子
质子→中子+正电子
天然的β衰变,正是原子核内的中子放出电子,衰变成一个质子的现象。当人们想进一步弄清β衰变时,物理学竟在微观领域遇上了一场生死存亡的挑战。按照物理学中最重要的能量守恒定律,β衰变过程中,原子核内部中子衰变成质子而失去的能量,应该等于它所放出的电子带走的能量。然而,实验结果表明,电子所带走的能量,总比原子核应该放出的能量少得多。直接观测的β衰变过程表明,电子具有从零到某一上限的不同动能。这说明原子核所失去的能量并不恒等,有多有少。物理学家们为此提出了种种假设,但都无法解释这桩怪事。
正在这个紧要关头,在玻尔领导的哥本哈根理论物理研究所里,有位大胆的青年物理学家泡利,于1933年提出了一个崭新的理论:在微观世界,确实存在着一个“窃能贼”,把原子核内释放的一部分能量偷走了。泡利假设:它可能不带电,质量也非常小,同周围的相互作用力很弱,所以就不知不觉地从测量仪器下溜走了。
恩里科·费米紧紧抓住泡利关于“中微子”的假设,继续向纵深思索:如果中微子真的存在,那么,在原子核里出现的β放射性行为,就可以解释为这样一个道理:原子核中的中子在衰变成质子的过程中,不仅是放出一个电子,同时还放出一个中微子。这就是说,前面所讲的那种“换身术”不对,正确的方法应是:
中子→质子+电子+中微子
究竟是一种什么力促使这种变化呢?仔细分析,电磁力不可能产生这个过程,因为电磁力的传递者是光子,而在这种衰变中没有光子参加。费米作了一个大胆的尝试,他假定:从质子到中子的衰变过程,是由于自然界中某种新的力引起的。经过一番琢磨,费米得出了几个新颖奇特的结论:
1.这个力要比电磁力弱10的11次方倍,但比万有引力要强得多;
2.这个力只能发生在四个自旋为二分之一的基本粒子之间;
3.这个力的作用力程非常短,几乎为零,即参与相互作用的粒子彼此一离开,力就迅速地消失了。
弱力没有本领把任何粒子束缚在一个较复杂的体系中,它只存在于一些粒子发生衰变和浮获的一瞬间,粒子之间一离开,弱力马上就消失。
人们认为自然界果真是存在着一种新的自然力——弱力。费米也因创立了弱力理论而闻名天下,他的理论得到了举世公认。
机械能总结课件
九年级物理上学期同步精练测试题28
物质的比热容教案5
滑轮教案3
相对论的诞生教案2
超重与失重课件5
超重与失重课件6
九年级物理上学期同步精练测试题24
九年级物理上学期同步精练测试题23
八年级物理上学期课时随堂达标练习题9
超重与失重课件4
恒定电流课件2
超重与失重课件8
超重与失重课件1
八年级物理上学期课时随堂达标练习题6
核能利用课件
欧姆定律应用教案2
练习使用多用电表课件
质量教案2
欧姆定律应用教案1
能量转化与守恒定律课件
物质的比热容教案4
九年级物理上学期同步精练测试题27
杠杆教案5
九年级物理上学期同步精练测试题32
超重与失重课件3
波粒二象性课件
电磁振荡教案
简单的逻辑电路课件3
表征交变电流特征物理量课件
不限 |
物理教案 |
物理课件 |
物理试题 |
不限 |
不限 |
上册 |
下册 |
不限 |
发布时间 |
下载量 |