那么,核力是怎样产生的?1935年,日本物理学家汤川秀树提出“介子理论”,认为核力是核子之间不断交换某种媒介粒子(被称介子)的结果。根据量子电动力学理论,核子之间的相互作用的“力所能及”的距离(力距),与被交换的介子的质量成反比。由于核力的力距很短,因而介了的质量很大,汤川秀树从理论上估算出介子的质量大约为电子质量的200多倍。
1937年5月,美国物理学家安德森等在4300米高的山顶上,利用他设计的特别的磁云室捕获到一种新的未知粒子。根据测定的结果计算,这种新粒子的质量大约为电子质量的207倍。消息一经发表,立即引起了科学界强烈的反响,人们普遍认为,这就是汤川秀树所预言的介子,并取名为μ介子。这件事似乎就至此为止了。
不久,更多的新实验结果出来了,它们显示μ介子可以自由地穿过原子核千百次而不同原子核发生作用。这使人们感到迷惑不解,作为传递核力的μ介子怎么很难与原子核发生作用呢?最后,科学家得出结论:μ介子并不是汤川秀树预言的那种介子。那么,汤川预言的介子在哪里呢?
事隔十年之后,1947年英国物理学家鲍威尔利用原子核乳胶在宇宙射线中发现π介子,这才是汤川秀树预言过的那种传递核力的介子。何以见得?理由有二条:一是π介子同原子核有强烈的相互作用,二是高能核子发生相互作用时会产生π介子。这样看来,安德森发现的μ介子是关于核力介子的一场误会。不过,安德森他们的工作也没白做,因为μ介子的发现有着特殊的科学价值,它使科学家认识到另一种衰变:基本粒子的衰变。原子核由于天然或人工的放射性,会衰变成另一种原子核。而作为一种基本粒子的μ介子,也会因天然或人工的因素,衰变成电子和中微子。
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