第337章 76躲清閒的陳主任
經過阿爾法粒子轟擊之後的硼晶體，會釋放出一束能量頗高的中子流。
這種東西當初被博特放進磁場裡走了一圈，發現不會在磁場環境下發生任何偏轉，前進路線仍然保持著筆直的一條線。
所以這些射出來的中子就被博特誤認成為了是能量很高的伽馬粒子，因為這可是當時的物理學家們唯一能夠確定的一種電中性粒子。
至於卡文迪許實驗室主任盧瑟福一直以來都曾設想的那種原子核里的一個電中性粒子，博特根本就沒往心裡去，也不認為他們說了這個東西是所謂的中子。
畢竟這隻存在於英國人的想像之中，截止到他發現為止，人類也沒找到中子的蹤跡。
為了保守起見，就只能先入為主地認為，他們轟擊出來的這束粒子流，是日常中常見的伽馬粒子。
後來，小居里夫婦復刻了博特的實驗，並且得到了同樣的實驗現象。
他們的實驗器材比博特的更加優秀，較為精確地測量出來，這種高能「伽馬粒子」的能量，大概在五十兆電子伏特左右，遠遠超過當時已知的伽馬粒子當中的最高值，幾兆電子伏特。
然後他們夫妻二人更進一步，利用阿爾法粒子轟擊輕原子核產生的這種高能「伽馬射線」，繼續攻擊石蠟等其他物質。
石蠟的化學式為ＣＨ的一種烴類混合物，雖然不是晶體，但裡面富含有大量的氫原子核。
用這種高能「伽馬射線」繼續轟擊石蠟之後，會從裡面轟擊出大量的質子，也就是說把石蠟當中的氫原子從內部打出來。
對於其他和石蠟一樣的富含氫原子的物質，經過高能「伽馬粒子」轟擊之後能夠產生同樣的效果。
對於這個現象，小居里夫婦給出來的解釋，是這同樣是一種類似康普頓效應的存在。
入射的高能「伽馬射線」，和石蠟當中的電子發生碰撞，把能量轉移到電子上面，使之獲得足夠高的動能，然後再把石墨當中的氫原子核，以質子的形式轟擊出去。
然而問題再一次到來，入射的高能「伽馬粒子」，能量至少在五十兆電子伏特以上，但是出射的質子能量，只有五點七兆電子伏特。
這兩者之間的差距都幾乎有十倍左右，差了整整一個數量級。
現有的理論，無論如何都解釋不了這個詭異的現象。
小居里夫婦又像博特一樣，強行給自己做出來的這種奇怪的實驗現象，利用當前物理學家們掌握的知識，給出了一種「合理」的理論解釋。
當然，除了博特，他們二位還受到了一位物理學前輩的干擾。
這位前輩不是別人，正是北歐物理學的急先鋒，玻爾。
似乎越是有名的物理學家，他們的心裏面就越有一顆忘不掉的「硃砂痣」，愛之深，恨之切。
對愛因斯坦來說，他的硃砂痣是「量子力學」。
明明別的人都已經毫不懷疑量子力學的正確與否，把它當做是計算物理在微觀世界內運行規律的法寶和不二法門。
只有以愛因斯坦為首的一少部分物理學家們，對於量子力學自始至終都是念念不忘，那就是應該如何否定量子力學，通過哪種手段來證明，量子力學是不完備的，是錯誤的理論。
而對玻爾來說，他的硃砂痣則是「能量守恆定律」。
從查德威克測量出原子核在貝塔衰變的過程中，產生的電子具有連續能譜，和二體衰變過程中能量、動量守恆的預言有矛盾開始，玻爾就質疑起能量守恆和動量守恆這兩個的經典物理學中顛撲不破的物理定律。
後來玻爾和他的助手克拉默斯，還有從美國到哥本哈根訪問的大學生斯萊特，三個人聯手發表了一篇題目叫做《輻射的量子理論》的論文，裡面提出了一個理論，後來用他們三個人的姓氏首字母命名，被稱作是ＢＫＳ理論，簡而言之，說的就是能量和動量在單個粒子微觀相互作用過程中沒必要守恆，只需要在宏觀的統計層面上保持守恆即可。
到後來美國芝加哥大學的康普頓利用能量守恆和動量守恆解釋了伽馬射線散射的這一現象，但同時比喻要用到愛因斯坦提出來的光量子，也就是黃的粒子說。
為了反對這種說法，堅持不認為光是一種粒子的玻爾舊事重提，又提了一遍中心思想是能量和動量不守恆的ＢＫＳ理論，算是暫時安慰住了因為堅持波動說而感到惶恐的眾多物理學家們。
但是後來，康普頓利用自己所拍攝的雲室照片，清晰無誤地記錄下來了反衝電子和散射出來的伽馬射線的軌跡，在微觀層面上同樣證明了能量守恆和動量守恆，用不容置疑無可辯駁的實驗現象，徹底否定了玻爾和他的ＢＫＳ理論。
雖然在康普頓效應這裡經歷了學術研究上的一次慘痛的失敗，但這件事情並沒有讓玻爾心服口服，能量和動量不守恆的這個想法也沒有在玻爾的心中徹底熄滅，而是仍然保留了一點微弱的火光。
到了後來，這縷火光又遇到了能讓它重新熊熊燃燒起來的柴火，有人對貝塔衰變的能譜做了更為精確的測量，這次測量的實驗結果再次證實了一件事情，那就是原子核的貝塔衰變能譜並非理論群預期的分立譜，而是逐漸衰減的連續譜。
分立譜能夠成立，是基於兩個假設，一是貝塔衰變會釋放出一個較輕的原子核和一個電子，二是反應前後的能量和動量守恆。
所以想要解釋實驗所觀測到的連續能譜的話，就必須要放棄其中的一個假設。
這個實驗做出來之後，讓玻爾心中的死灰復燃，再次扛起了「能量和動量不守恆」的這面大纛。
於是在接下來的時間裡，玻爾在四處的演講當中，時刻都在提醒物理學家們，能量守恆定律不一定適用於壓原子的單一反應過程。
然後玻爾就再一次被打臉，這次出面否定他的是他的一個學生，一向以語言犀利愛諷刺人而著稱的泡利。
玻爾給他的好學生泡利寫了一封信，介紹了自己舊事重提的觀點，並認為如果確認能量不守恆的話，就能解釋在當時還是一個未解之謎的太陽為什麼能發光這個問題。
泡利在給玻爾寫的回信當中一反常態，面對自己曾經的老師，他並沒有像往常一樣出言挖苦，而是很心平氣和地說玻爾提出來的理論不正確，僅僅是在理論層面上，逐一證明這件事而已。
到後來泡利自己又提出來了一種新的假設，建立在否定上述的第一條假設的基礎上。
他認為在貝塔衰變這一過程當中，除了會釋放一顆電子，一顆較輕的原子核之外，同時還會釋放出一種靜止質量為零、電中性同時又是光子的其他的新粒子，從而會分走一部分能量，所以才出現了能量虧損。
但因為這種新粒子和其他物質的相互作用很弱，以至於實驗室里的儀器很難探測到。
新粒子、電子還有反衝的原子核的能量總和仍然是一個定值，所以在貝塔衰變當中，能量守恆定律依然成立，只是因為新粒子和電子獲得的能量比例能夠靈活互相變化，所以貝塔衰變產生的電子，其能量譜線才是連續的而不是分立的。
因為是電中心的粒子，所以泡利把這種未知的新粒子，暫且命名為了「中子」。
在查德威克發現中子之後，泡利的「中子」又被費米給改名，最終確定了它未來的名字——中微子。
到了1956年，泡利和費米預言當中的中微子用於在核反應堆中的逆向貝塔衰變過程中得到了證實，玻爾人為的能量和動量不守恆的假說終於被證實是錯誤的，是這位偉大物理學家學術生涯當中的一個小污點。
小居里夫婦在利用阿爾法粒子轟擊鈹產生的「鈹射線」，繼續轟擊石墨而產生了能量和理論值不相符的質子時，同樣也想到了那位北歐物理學巨擘玻爾曾經提出來的能量和動量可能在微觀層面上不守恆的這個假設。
雖然康普頓效應的實驗證實，在他的那伽個伽馬射線散射的實驗中，能量和動量是守恆的。
但這並不代表，在其他的微觀物理學過程里，能量和動量依然守恆，說不定他們這次在「鈹射線」的實驗裡，就發現了一個反例。
小居里夫婦繼承了玻爾的學說，認為自己測量的高能「伽馬射線」的能量只是一個平均值，用阿爾法粒子轟擊鈹金屬靶，射出來的射線里，可能還有能量更高的「伽馬射線」存在。
換句話說，就是在宏觀統計層面上，能量守恆，但是在微觀的單個粒子與單個粒子的碰撞反應中，能量不守恆。
這個假說能夠很好地解釋，為什麼這種高能鈹伽馬射線和出射的質子之間有著較大差距的能量差。
所以說有的時候，這些物理學家們還真是奇怪，不論是玻爾也好，還是小居里夫婦也罷，他們都不願意去提出一種能夠滿足實驗現象的未知的新粒子，反而總是認為現有的理論會出現錯誤，想著應該如何對其進行修改。
陳慕武在暑假裡留在卡文迪許實驗室，獨自在裡面重現，或者說是首次進行這個發現中子的實驗，基本上就是重複了小居里夫婦設計的那個實驗。
實驗裝置從一個能發射阿爾法粒子的釙－210放射源開始，發射出來的阿爾法粒子經過準直和速度選擇後，在通過一個加速電場，轟擊在由硼晶體所組成的靶子上，這樣就能出現如博特和小居里夫婦所說的高能「伽馬射線」，也就是中子。
然而，因為中子是不帶電的電中性粒子，所以檢驗中子的辦法，不能再使用能通過電離水霧而產生記錄粒子運動軌跡的雲霧室，必須要再去另想其他的辦法。
最好也是最簡單的辦法，就是像小居里夫婦那樣，再利用轟擊出來的中子繼續去轟擊石蠟，然後再讓進一步被轟擊出來的質子進入到加有磁場的雲霧室中。
只要能通過雲霧室的軌跡計算判斷出，這個二次轟擊出來的粒子是質子，那麼就能八九不離十地推斷出，最一開始用阿爾法粒子轟擊硼晶體，出來的確實是中子。
如果不放心的話，還可以再計算一下被轟擊出來的質子的能量，就基本上可以板上釘釘。
陳慕武只需要在實驗室里確認自己已經轟擊出了中子，那麼就萬事大吉。
這相當於在他的手裡面已經握有了一個大殺器，剩下的就只是什麼時候才把他公之於眾這一個問題。
是在今年即將到來的索爾維會議，還是在明年，自己那個瑞典的學校開學的時候？
或者說就算是做出來，也仍然是假裝不知道這件事。
等什麼時候和盧瑟福還有小居里夫婦在一起的時候，再把實驗復刻出來，當著眾人的面把中子再發現一遍，也可以。
當然，無論如何，陳慕武現在必須要把這個實驗自己先做出來才行。
他只知道實驗的大概步驟，具體來說加速電場調到多少合適，還有硼晶體的靶子切多厚，石蠟靶子切多厚，都是需要他一點點摸索才能得出來的東西。
時隔若干個月之後，陳慕武終於再次在卡文迪許實驗室中勤勞了起來，獨自一個人兢兢業業地做起了實驗。
但是他想一個人不被打擾，不代表他真的能得償所願。
雖然原來的幾個助手們出國的出國，回國的回國，陳慕武在實驗室里的副手查德威克也帶著老婆和孩子回了老家度假。
但這並不代表沒有人可以自由出入這位卡文迪許實驗室代理主任的私人實驗室。
「陳，你整天神神秘秘地躲在這裡，到底是在做什麼？我馬上都要結婚了，你也不過去幫幫忙？難不成你在躲清閒？」
卡皮察大喇喇地推開了實驗室的門。
(本章完)