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第七百一十章 尾聲之三·大小中子


更新時間:2024年07月10日  作者:三秋空城  分類: 歷史 | 清史民國 | 三秋空城 | 游走在晚清的亂世理工男 


李諭馬不停蹄,來到了柏林。

關于中子的那個預言,科學界已經有了最初的成果。

首先獲得突破的是柏林大學的博特團隊(博特1954年獲得了諾獎,但不是因為中子)。

從1928年到1930年的幾年之間,博特和他的學生用放射性釙放出的α粒子轟擊鈹核,發現有很強的貫穿輻射,這種輻射的貫穿能力比已知γ射線大好多倍,穿過兩厘米厚的鉛板,速度才減弱一半。

1930年,兩人公開了這個結果。

恰好王淦昌今年考取了官費留學,來到柏林大學,師從邁特納。

邁特納與博特并不屬于同一個實驗室。

王淦昌的物理直覺相當強,他看到博特的結果后,立馬就覺得鈹射線肯定不是γ射線,因為γ射線穿透力再強,也不可能穿透幾厘米厚的鉛板。

最主要是他發現了博特實驗的漏洞:博特團隊使用的檢測器是蓋革計數器。

王淦昌估計,如果使用云室來檢測,就可以更好地分析這個射線的性質。

——這是完全正確的方向。

可惜歷史上,在王淦昌向導師邁特納提出想用云室作為檢測器研究鈹射線時,邁特納拒絕了,而且是兩次申請都被拒絕了。

此后的兩年,法國的小居里夫婦也很接近中子的發現,不過他們同樣認為這種射線是電磁波。

就在小居里夫婦公布研究成果的一個月后,英國卡文迪許實驗室的查德威克用云室重復了當年博特的實驗,從而發現了中子。

在知道這件事后,邁特納很遺憾地對王淦昌說:“看來是我們運氣不好。”

王淦昌為此抱憾終身。

李諭當然不會讓這件事重演。

這不僅僅是王淦昌的個人榮譽,對于中國科學事業的激勵作用也極大。

德國柏林大學威廉皇家化學研究所。

李諭見到了王淦昌,閑聊幾句,提到博特的實驗后,王淦昌果然表達了自己的無奈:“只需要稍作改進,用不了幾個月,就會有大發現。可惜實驗室我用不了,沒有導師給予的權限。”

李諭試探道:“你很有把握?”

“不敢說,”王淦昌說,“但大差不差,起碼能據此寫一篇博士畢業的論文。”

李諭笑道:“你才剛博士第一年。”

“我來了這里才知道,年紀輕輕就拿到博士學位的不在少數。”王淦昌謙虛了一下。

也確實,“00后”那三位現在都成大佬了:海森堡、狄拉克、泡利。

李諭摸了摸下巴:“不如申請回國半年,我可以提供全套的實驗器材,說不定能夠得到成果。”

“回國?”王淦昌訝道。

李諭說:“如果你有成熟的想法就沒問題,大同大學的實驗室條件一點都不差。”

王淦昌說:“不知道導師會不會同意。”

“無妨,”李諭幫他打消疑慮,“只是半年,而且博士階段本來就沒有那么多條條框框,到時候載譽而歸,不僅博士能畢業,還能繼續做做研究和學習。”

“但柏林大學這邊……”王淦昌畢竟年輕,不敢得罪那些大佬。

李諭笑道:“有我哪,他們不敢不賣我面子。”

這句話太霸氣了,王淦昌自然知道李諭在科學領域什么地位,有他撐腰,柏林大學絕對不敢說啥。

王淦昌說:“那么我去給導師請個假,把這周的幾個任務做完,就可以動身。”

“不著急。”李諭說。

現在他們不缺時間。

王淦昌處理自己的瑣事時,李諭在柏林大學又見到了愛因斯坦。

他剛剛參加完一場和平主義者聚會,與羅曼·羅蘭一起回到了柏林。

“愛因斯坦先生,羅曼·羅蘭先生。”李諭打了聲招呼。

愛因斯坦放下手中的煙斗:“可惜這場和平聚會沒有院士先生。”

“什么議題?”李諭隨口問。

“別提了,”愛因斯坦無語道,“我就不該對他們抱有什么希望。”

羅曼·羅蘭接了一句:“是一場關于限制戰爭中毒氣使用的和平會議。”

“你不覺得很荒唐嗎?”愛因斯坦說,“在我看來,為戰爭行為制定規則和限度是完全徒勞的。戰爭不是游戲,因此人們不可能像在做游戲時那樣根據規則來進行戰爭。我們的斗爭必須指向反對戰爭本身。”

羅曼·羅蘭也是個反戰者,問道:“那你認為應該怎么做?”

愛因斯坦想了想說:“可以建立一個完全拒絕服兵役的組織,來最有效地與戰爭體制作斗爭。因為軍事訓練是在殺人技巧方面進行精神和身體的教育,它阻撓了人爭取和平的意志的成長。”

羅曼·羅蘭又問:“如果再次爆發歐洲戰爭,而且一方顯然為侵略者,你怎么辦?”

愛因斯坦說:“我將無條件拒絕一切直接或間接的戰爭服務,并會力圖勸說我的朋友采取同一立場,不論我對特定戰爭的起因有何感受。”

羅曼·羅蘭笑道:“果然,愛因斯坦先生一旦出了科學領域,就有不切實際的傾向。在目前的德國,裁軍簡直是癡心妄想,或許在某些政客眼中,會認為你的說法非常幼稚。”

愛因斯坦說:“暴力只會催生暴力。”

羅曼·羅蘭問李諭:“院士先生,你愿意加入我們的和平組織嗎?”

“抱歉,”李諭說,“我無法加入。”

“為什么?”羅曼·羅蘭問。

李諭說:“因為這個世界有瘋子。”

愛因斯坦說:“瘋子不可能在大國成為領導者。”

李諭攤攤手:“那可說不準。”

愛因斯坦對和平的堅持一以貫之,雖然除了羅曼·羅蘭外,還有其他學界大佬如密立根批評過他在這方面的觀點有些“幼稚”,但愛因斯坦的很多話還是挺有預見性的。

比如1929年,他曾給猶太復國主義領袖魏茨曼說過:“如果我們無法找到一種方法與阿拉伯人真誠合作、簽訂公平合約,那么經過了2000年的苦難,我們實際上沒有學到任何東西。”

這話放到一百年后都相當令人深思。

愛因斯坦這么熱衷和平事業,自然和目前德國的局勢有關。

小胡子蠢蠢欲動,經濟危機讓他的勢力不斷壯大,而且宣揚要為德國報一戰的大仇。

早在他上臺之前,德國社會就知道此人將來一定會擴軍備戰。

不過這些就不是李諭所能左右的了。

告別他們兩人,李諭出席了一場小范圍的量子講座,組織者是泡利,這次的內容李諭非常熟:趙忠堯的正電子論文。

正電子的發現在科學界影響很大,各地的大學、研究所都在對其進行研究,畢竟是一個新粒子。

泡利講完后,單獨和李諭聊了聊。

“院士先生,其實我也做了一件理論物理學家不應該做的事情。”泡利有些無奈地說。

“什么事情?”李諭問。

泡利說:“我提出了一個人類在實驗上永遠也檢測不到的東西。”

“你說的是中……哦,布萊克特實驗中丟失的那部分能量?”李諭問。

“是的,我一開始的確想叫做中子,”泡利說,“但這個詞語被您占用了。”

兩人說的是1914年時查德威克發現的一個奇怪實驗現象:一個元素的原子核發生衰變的時候,它可能變成一個新元素的原子核然后加上β粒子(其實就是β射線),但是查德威克測量發現,前后的能量不守恒了。

也就是說,原本的原子核A,在衰變成原子核Bβ粒子后,前后的能量不相等。再簡單點說,他覺得β粒子的能量少了一點。

即所謂的“能量失竊案”。

泡利繼續說:“今年年初,我去哥本哈根,玻爾教授對此提出了一種假設,認為微觀粒子只有統計上的能量守恒,單個的粒子或許可以不守恒。但這個說法太荒謬了。”

李諭笑道:“你絕對當面就反駁了。”

“這是肯定的!”泡利說,“總不能為了一個實驗現象,就拋棄能量守恒!所以,我個人猜測,在β輻射中,還有一種人類探測不到的中性粒子,它非常微小,剛好彌補這部分缺失的能量。”

“確實夠小,”李諭說,“按照質能方程,這個粒子的質量比電子還要小上百萬倍。”

泡利說:“所以這個粒子或許永遠都無法檢測到,而一個永遠無法檢測到的東西,從一個科學家口中說出來就顯得太不專業了。”

李諭認同泡利的觀點:“不帶電,不參與電磁相互作用,又這么小,探測起來確實有點難度。不過現在沒辦法,不見得以后也沒辦法。”

其實第一個提出可靠辦法探測中微子的,就是馬上要同李諭回國的王淦昌,他在1941年給出了辦法,但那時候他身在戰亂的國內,無法親自做實驗。

李諭又問道:“既然不能叫中子,你給它取了什么名字?”

“小中子。但我沒有在公開雜志上發表過任何文章,”泡利說,緊接著解釋了一句,“本來我還嘲笑狄拉克預言反電子,沒想到真成了。”

看來就算“懟神”泡利,也不敢輕易預言新粒子。

李諭笑道:“小中子?太難聽了,不如叫中微子。而且既然狄拉克成了,中微子也說不準,你可以寫一篇文章進行預測。”

“隨便吧,”泡利說,“反正也找不到,而且現在沒有任何理論基礎。”

就在泡大神說這句話后沒幾年,費米就提出了β衰變理論……

但即便這樣,此后很多年還是有很多人反對中微子假說,包括狄拉克。

兩人真是互相嘲諷,相愛相殺了:泡利反對狄拉克的正電子預言;狄拉克反對泡利的中微子預言。

至于中微子,要到1956年才被發現,而且還發現了三種。

中微子這東西雖然很難檢測,但它卻是宇宙中第二多的粒子,數量僅次于光子,每秒鐘大概有上萬億個中微子從我們的身體穿過,其中最多的是來自太陽。

這次李諭是與王淦昌一同乘坐西伯利亞大鐵路回的國,速度快了不少。

抵達上海大同大學后,馬不停蹄就開始了實驗。論設備,李諭一點都不缺。

雖然李諭本人不太擅長實驗,但只要有了設備和資金,王淦昌自己就可以搞定。

李諭要做的只是給他提個醒就夠:“或許你要尋找的,就是我當年預言的中子。”

有了這個明確的方向,大秘寶就跑不了!

王淦昌埋頭實驗之時,法國的小居里夫婦也在進行研究。

只不過上面說了,小居里夫婦和博特一樣,方向錯了,他們認為這種新輻射是電磁波。

小居里夫婦讓射線先經過石蠟,為其減速,然后再通過蓋革計數器。

按照實驗預想,鈹射線通過石蠟,會被吸收一部分能量,速度就慢下來了。

但結果很意外:射線不僅沒減速,反而變得更快了!而且檢測器的結果顯示這束射線居然是質子!

小居里夫婦認為,一束電磁波通過石蠟變成了粒子,肯定是碰撞。也就是這束鈹射線打到石蠟上被吸收了,然后把質子打了出來。

于是兩人沿著這個方向徹底走入了死胡同。

其實吧,后世的人們很容易看出來:鈹射線肯定不是電磁波,因為電磁波的靜質量為0。就算有動質量,也不可能有那么高的能量把質子打出來。

光電效應能用光把電子打出來,是因為電子本身很輕,而且在原子外層,很多本來就不穩定。

但是想把原子核里的質子打出來,電磁波肯定不可能做到。

當然了,不能說小居里夫婦水平不夠,他們只是不能像李諭一樣站在上帝視角。

科學嘛,肯定是要一點點排除、一點點驗證,總有人要做出前期工作,才能讓后人站在肩膀上獲得成功。

王淦昌的實驗只做了不到四個月,就發現了中子,順便計算出了它的質量。

激動之下,他趕緊寫好了一篇實驗論文,并且在最后宣布道:

“李諭先生多年之前預測的中子被發現了!”

既然是李諭放出去的豪言,肯定要讓自己人找到。

李諭當然為他高興,同時感嘆道:“粒子物理的又一把鑰匙終于出現了。”

“您指的是放射性?”王淦昌說。

李諭說:“它以后能干的事可太多了。”

王淦昌依舊很敏銳:“用它轟擊其他原子核?”

李諭笑道:“你的想法很大膽。”

自從中子被發現,各地的科學家都開始用中子轟擊原子,這就打開了潘多拉的魔盒。

1934年,費米團隊還有約里奧·居里夫婦首次用中子轟擊了鈾;

1938年,奧托·哈恩發現,用中子去轟擊鈾235,出現了核裂變!莉澤·邁特納隨即發論文給出了理論解釋。

而在邁特納寫好論文的兩天后,德國當局就派人找到了哈恩,開始研究原子彈項目。他們還找來了海森堡以及勞厄、蓋革、博特,稱作鈾俱樂部。

費米則又認識到想要實現鏈式反應,必須用慢中子,并發現富含氫的物質如重水,可以讓中子減速。

話說王淦昌就是兩彈一星的功勛。

幫王淦昌的文章簽好字,李諭先在國內的《科學雜志》發表,隨后郵寄給了美國的《SCIENCE》,確保盡快見諸報端。

很快,雪花一般的祝賀信從各地寄了過來。

李諭翻開一封卡文迪許實驗室的信,笑道:“盧瑟福先生說,他們從多年前就開始尋找這個中性粒子,但一直也走在了錯誤的路線上。

“還有這一封,柏林大學的博特教授稱贊你的科學直覺……

“依靠這個成果,你百分百要和趙忠堯先后獲得諾貝爾獎了。”

“簡直如夢一樣!”王淦昌還很年輕,大名突然到來多少有些震驚,但還是謙虛道,“如果沒有院士先生給的方向和資源,恐怕我連進入錯誤方向的機會都沒有。”

李諭想起邁特納說的話,正好用上:“咱們的運氣好!”


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