第691章 核乳胶法！震撼成果！证明介子理论

    第691章 核乳胶法！震撼成果！证明介子理论！强子时代！弱力之谜！
    英国，卡文迪许实验室。
    卢瑟福是一位偏保守的掌门人。
    在他的建设下，卡文迪许虽然规模增大，但是研究方向始终聚焦在核物理、放射性等领域。
    即便最近多了宇宙射线、粒子物理等方向，也可以算到核物理中。
    真实历史上，他的继任者小布拉格则截然相反。
    后者成为卡文迪许的第五任主任后，放弃了原本擅长的核物理，反而大力发展生物物理等偏门学科，为实验室开辟了新的方向。
    所以后来沃森和克里克才能在卡文迪许研究dna。
    传统物理想要突破太难了，而生物物理这种复合学科则是一片蓝海。
    不过，卢瑟福毕竟是大佬，即便再难，他想的也是突破而不是绕开。
    虽然他自从担任英国皇家学会会长之后，时间越来越少，已经逐渐开始脱离一线研究工作。
    但是他依然每周抽出固定的时间，亲自培养和指点学生，不管对方是刚入门的研究生还是资深研究员。
    此刻，办公室内。
    一位年轻人正在汇报工作。
    “对云室的凝聚现象研究发现，经喷嘴的蒸汽会产生高度电离这种反常现象。”
    “接着，我证明了原因是快速膨胀的蒸汽存在过饱和现象。”
    “通过改进蒸汽涡轮机的设计和运转模式，就能避免这种现象。”
    “这就是我对云室的改进。”
    卢瑟福听完，满意地点点头，说道：
    “鲍威尔，你虽然来实验室的时间很短，但是适应的很不错。”
    “这个小改进对于云室很有用。”
    鲍威尔闻言，脸上露出开心的笑容。
    他今年25岁，是土生土长的英格兰人。
    作为工匠的儿子，他的父母并不能负担他的学费。
    但是他靠着自己的聪明和努力，拿到了剑桥大学的奖学金，并且有机会成为了卢瑟福的博士生。
    这是他梦寐以求的结果。
    此刻，面对导师的夸赞，他只是嘿嘿一笑。
    这种小改进在高手云集的卡文迪许算不得什么。
    卢瑟福接着说道：
    “不过，这个课题只是让你练手的。”
    “你真正想要博士毕业，必须做出创新性的成果。”
    “我最近新想到了一个课题，觉得挺适合你，看看你能不能完成。”
    哗！
    鲍威尔闻言，神色激动。
    作为博士生，最重要的一点就是导师能给什么样的课题。
    学术圈人人皆知，布鲁斯教授一出手，最低都是诺奖级课题。
    虽然鲍威尔无法去婆罗洲，申请成为对方的博士。
    但是卢瑟福教授那可是仅次于布鲁斯教授的超级大佬。
    对方的课题也不会差到哪里去。
    而且两位大佬的水平对他而言，都是一样的。
    鲍威尔满脸期待地说道：
    “导师，您请说，我一定认真研究！”
    卢瑟福微微一笑，说道：
    “最近很多人都在研究宇宙射线，用的几乎都是云室。”
    “但是云室有一个显著的特点。”
    “当宇宙射线进入云室时，其超高的速度很容易穿透云室，导致轨迹不完整。”
    “因此，现在的云室都越来越大。”
    “云室的气体物质很难有效抵挡宇宙射线的运动。”
    “而且它还非常笨重，不适合携带。”
    “所以，我就在想，能不能考虑设计一种新型的宇宙射线探测器呢？”
    哗！
    鲍威尔神色震动。
    大佬们的想法果然都太牛逼了。
    在别人都用云室吭吭唧唧研究各种宇宙射线时，卢瑟福教授想的竟然是发明全新的仪器。
    这太夸张了。
    但好是好，他根本不知道从何入手啊。
    这和“你去解决唐僧师徒”有啥区别。
    导师一张嘴，研究生跑断腿。
    卢瑟福仿佛是看穿了鲍威尔的心思，笑着说道：
    “小伙子，沉住气。”
    “我可不是那种只会提出一个空泛的想法，让学生瞎做的导师。”
    “对此，我已经有了思路，只是希望你去尝试。”
    鲍威尔闻言，顿时面色羞愧，感动的连忙说道：
    “教授，我明白了。”
    卢瑟福微微一笑，年轻人都有个成长的过程。
    他忽然问道：
    “我问你一个问题。”
    “当初法国的贝克勒尔教授是如何发现铀的放射性？”
    鲍威尔一愣，他不知道这问题是什么意思，但立刻说道：
    “1896年，贝克勒尔教授发现铀盐能够使得照相的感光底片变黑。”
    “因此发现了放射性。”
    卢瑟福兴奋地说道：
    “没错！”
    “这说明粒子能够和照相底片发生作用，显示其存在。”
    “传统的照相底片是由乳胶制成，其本质组成为溴化银和明胶。”
    “我在想，能不能设计一种特殊的乳胶，或者改进现有的乳胶，使其能检测粒子的性质呢。”
    “当带电粒子进入乳胶后，就会与溴化银发生碰撞，形成感光现象而留下径迹，通过显影和定影后，就能观察粒子的性质。”
    “根据粒子在乳胶中的粒径长度、溴化银的碰撞情况，就能确定带电粒子的速度和带电情况。”
    “如果是中性粒子，就可以测量其与其它粒子碰撞后的次级粒子性质，然后再反推性质。”
    “最重要的是，乳胶是类似固体的物质，它的密度比云室中的蒸汽大了几千倍，能够有效阻挡粒子的运动。”
    “因此，如果宇宙射线在云室中的轨迹是几米的话，在乳胶中可能只有几毫米。”
    “如此一来，很多复杂的现象，就可以同时在一张小小的乳胶照片上显现出来。”
    “这就是我的想法。”
    哗！
    鲍威尔直接听呆了。
    这简直是化腐朽为神奇的手段。
    从来没有人想过用照片底片来研究宇宙射线。
    宇宙射线，那是多么高端的物理研究领域。
    而照相技术，已经是烂大街的低端技术了。
    这两者竟然被联系在一起了。
    “太不可思议了！”
    鲍威尔并不是盲目吹捧，他很快就理解了卢瑟福的意图。
    “当带电粒子经过溴化银晶体时，后者会捕获电子，形成银原子，从而留下黑色的印迹。”
    “通过银原子的数量和颗粒密度，结合运动学公式，就能推导出入射粒子的质量、速度、带电情况等。”
    卢瑟福听完，微微一笑道：
    “孺子可教也。”
    鲍威尔神色兴奋。
    这个想法要是真能实现，那就太好了。
    其相比云室，具有轻便、简单、经济等各种优点。
    他笑着说道：
    “教授，我觉得这种乳胶不能叫乳胶，而应该是【核乳胶】了。”
    卢瑟福笑着说道：
    “还是等你实现后再命名吧。”
    鲍威尔尴尬地摸了摸脑袋，不过内心却充满了斗志。
    接下来的日子，他一头扎入了实验之中。
    他在传统乳胶的基础上，增大了其中溴化银的含量，加大碰撞概率。
    此外，他还改进了乳胶的灵敏度和厚度，使其更适合宇宙射线的研究场景。
    最后，他建立了径迹长度与能量关系的测量法。
    鲍威尔改进之后，用已知的电子、质子等粒子进行试验，发现效果很好。
    卢瑟福很满意。
    “你可以尝试研究宇宙射线看看了。”
    于是，鲍威尔怀揣着激动的心情，开始研究宇宙射线。
    虽然布莱克特已经不在实验室了，但是却留下了很多的相关资料。
    鲍威尔很快就对宇宙射线有了深入的了解。
    这一天，他在用自创的乳胶法研究宇宙射线时，忽然发现了一个奇怪的径迹。
    根据测算，他很快就得出了这种带电粒子的质量是电子的273倍。
    年轻的鲍威尔并不清楚这个数字的意义。
    “好像没有什么粒子的质量是这个数值啊。”
    于是，他带上实验数据找到了卢瑟福。
    卢瑟福看完整个过程后，也微微皱眉。
    “难道是发现了一种新的粒子？”
    不过，他忽然灵光一闪，震撼道：
    “不对！”
    “这个粒子的质量怎么有点像承道预言的π介子？”
    哗！
    卢瑟福立刻站了起来，即便是他，也为这个猜想感到震撼。
    如果真的发现了π介子，那绝对是物理学界的爆炸成果。
    “鲍威尔，你叫上查德威克，研究一下这个新粒子的强力性质。”
    鲍威尔脸上激动，忍不住颤抖。
    他有可能无意间证实了π介子的存在！
    “上帝啊！”
    “千万不要和我开玩笑啊！”
    于是，他连忙告知查德威克，后者得知这个消息后，也极度震撼。
    两人很快就通过实验发现，这个是电子质量273倍的新粒子与质子和中子都有很强的作用反应。
    “极大概率是π介子！”
    最终，通过更多的实验验证后，卢瑟福拍板道：
    “这就是π介子！”
    “它带正电，那么就是π+介子！”
    查德威克兴奋地说道：
    “鲍威尔，你要出名了！”
    哗！
    鲍威尔一时间激动地不知道该说什么了。
    1929年6月。
    鲍威尔利用核乳胶法发现π+介子的论文在《自然》发表。
    消息一出，物理学界瞬间轰动了！
    “上帝啊！”
    “又发现了一种新粒子！”
    “布鲁斯教授预言的粒子物理终于开始出现了吗？”
    无数人为之震撼！
    安德森发现μ子没多久，现在又出现了一种新粒子。
    这让整个物理学界都非常振奋。
    基本粒子代表了物理的最底层规则。
    只要搞清楚了基本粒子的性质，就能从最本质的层面理解世界。
    π+介子的发现证明了李承道的介子理论的正确性。
    “第二个量子场论宣布成功！”
    “果然是虎父无犬子！”
    无数人感叹。
    布鲁斯教授创造了量子场论并提出量子电动力学，他的长子李承道又提出了介子理论。
    一个解释电磁力，一个解释强力，简直无敌。
    婆罗洲。
    当李承道听到这个消息后，饶是以他的沉稳，也忍不住高兴的手舞足蹈。
    “太好了！”
    他的理论终于得到了验证。
    没有人能理解这种感觉。
    这一刻，他的心境终于发生了蜕变。
    很快，大家又把目光聚集在鲍威尔发明的核乳胶法上。
    “这个方法真是太巧妙了！”
    “只需要如此简单的材料和制作，就能研究宇宙射线。”
    “而且它比云室更好更适合研究宇宙射线。”
    赵忠尧、康普顿、安德森等宇宙射线领域的大佬纷纷发文，客观评价这种新方法。
    “核乳胶法具有空间分辨率好、连续灵敏等性能，适用于多个带电粒子的复杂反应及研究。”
    “当然，它也要有一定的缺点。”
    “它需要显影定影，不能即时得到测量结果，而且还需要显微镜观察。”
    但不管怎么说，新增一种测量方法都是好的。
    核乳胶法让更多人可以研究宇宙射线。
    鲍威尔之名顿时响彻物理学界。
    真实历史上，鲍威尔博士毕业后，在英国的布里斯托大学任职。
    正是在那里，他发明了核乳胶法，并因此发现了π介子。
    后来，物理学家又用这种方法，发现了k介子等各种强子。
    粒子物理迎来了强子时代！
    核乳胶法和云室法成为了研究宇宙射线最重要的两种方法。
    此外，前者在核物理领域也有很重要的作用。
    华夏的钱三强和何泽慧夫妇就是用核乳胶法发现了铀的三分裂和四分裂现象。
    此前，物理学家以为铀核只能分为两半。
    随着π介子的发现，物理学家开始研究它的性质。
    很快，有人就发现，π介子和μ子一样，也会发生衰变，而且半衰期极短。
    这就带来了一个全新的问题。
    随着更多的粒子被发现，除了以前的β衰变外，现在又多了几种新的衰变机制。
    这里之所以不提α衰变和γ衰变，是因为这两种衰变都是比较简单，不涉及粒子的改变。
    而β衰变是中子和质子的转换，更加复杂。
    β衰变、μ子衰变、π介子衰变都是由弱力主导的衰变。
    这更加引起了物理学家们对于弱力的重视。
    现在四大基本力只剩下弱力和引力没有对应的量子场论了。
    很明显，大部分人都觉得弱力比引力要好啃一点，毕竟前者已经有了这么多的现象可以研究。
    于是，一场关于弱力的研究开始兴起。
    而与此同时，核物理领域又迎来了一个重磅发现！
    (本章完)