物理学史中的十二月
2022-03-21萧如珀杨信男
现代物理知识 2022年6期
萧如珀 杨信男 译
(1.自由业;2.台湾大学物理系 10617)
1956年12月27日:宇称守恒的推翻(译自APS News,2001年12月)

在物理学中,“对称性”长久以来都扮演着关键性的角色。自从1925 年以来,科学家就一直认为我们的世界和镜子内的影像是无法区别的——即为人所知的宇称守恒的观念,而主要的理论也印证了此假设。宇称守恒和能量、动量与电荷守恒等最基本的物理法则一样,在物理方面都享有极高的地位,一直到1956 年美国国家标准局(现在的美国国家标准与科技研究院)进行了一系列重要的试验后才改观。正如相对论一般,大自然再一次证明了它并不总是遵循着“常识”的法则。
宇称守恒意味着大自然是对称的,所以向左、向右旋转或是任何亚原子粒子的另一对半(镜像粒子)都没有差别。例如,两个相似的放射粒子绕着一个垂直的轴朝相反的方向旋转衰变,所放射出向上与向下质点的强度应该是相同的。虽然在强作用中有许多实验证明宇称守恒的成立,但在弱作用中却从未有实验证明其也成立。事实上,当弱作用力首度提出来解释基本粒子的分裂时,若在当时说宇称守恒不成立的话,似乎是令人难以置信的。

图1 吴建雄领导的团队在美国国家标准局做实验时所摄(图片来源:http://physics.nist.
20世纪50年代,当高能物理学家开始观察无法由既有理论解释的现象时,一切都改观了,其中最著名的是高能质子和原子核碰撞时所放射出K 介子的衰变。K 介子出现在两个完全不同的情况,可以衰变成二或三个π介子,(它们必须有相反的宇称),但在其他的特性上,K介子似乎完全相同。……
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