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宇称不守恒定律是什么意思实际应用公式试验

发布时间:2021-09-01 15:09源自:知识作者:小街网阅读()

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  宇称不守恒定律是指在弱相互作用中,互为镜像的物质的运动不对称.由吴健雄用钴60验证。
宇称不守恒定律是什么意思实际应用公式试验
  科学界在1956年前一直认为宇称守恒,也就是说一个粒子的镜像与其本身性质完全相同.1956年,科学家发现θ和γ两种介子的自旋,质量,寿命,电荷等完全相同,多数人认为它们是同一种粒子,但θ衰变时产生两个π介子,γ衰变时产生3个,这又说明它们是不同种粒子.
  1956年,李政道和杨振宁在深入细致地研究了各种因素之后,大胆地断言:τ和θ是完全相同的同一种粒子(后来被称为K介子),但在弱相互作用的环境中,它们的运动规律却不一定完全相同,通俗地说,这两个相同的粒子如果互相照镜子的话,它们的衰变方式在镜子里和镜子外居然不一样!用科学语言来说,“θ-τ”粒子在弱相互作用下是宇称不守恒的.
  在最初,“θ-τ”粒子只是被作为一个特殊例外,人们还是不愿意放弃整体微观粒子世界的宇称守恒。此后不久,同为华裔的实验物理学家吴健雄用一个巧妙的实验验证了“宇称不守恒”,从此,“宇称不守恒”才真正被承认为一条具有普遍意义的基础科学原理。
  吴健雄用两套实验装置观测钴60的衰变,她在极低温(0.01K)下用强磁场把一套装置中的钴60原子核自旋方向转向左旋,把另一套装置中的钴60原子核自旋方向转向右旋,这两套装置中的钴60互为镜像。实验结果表明,这两套装置中的钴60放射出来的电子数有很大差异,而且电子放射的方向也不能互相对称。实验结果证实了弱相互作用中的宇称不守恒。
  我们可以用一个类似的例子来说明问题。假设有两辆互为镜像的汽车,汽车A的司机坐在左前方座位上,油门踏板在他的右脚附近;而汽车B的司机则坐在右前方座位上,油门踏板在他的左脚附近。现在,汽车A的司机顺时针方向开动点火钥匙,把汽车发动起来,并用右脚踩油门踏板,使得汽车以一定的速度向前驶去;汽车B的司机也做完全一样的动作,只是左右交换一下——他反时针方向开动点火钥匙,用左脚踩油门踏板,并且使踏板的倾斜程度与A保持一致。现在,汽车B将会如何运动呢?
  也许大多数人会认为,两辆汽车应该以完全一样的速度向前行驶。遗憾的是,他们犯了想当然的毛病。吴健雄的实验证明了,在粒子世界里,汽车B将以完全不同的速度行驶,方向也未必一致!——粒子世界就是这样不可思议地展现了宇称不守恒。
  举例说明
  我们可以用一个类似的例子来说明问题。假设有两辆互为镜像的汽车,汽车A的司机坐在左前方座位上,油门踏板在他的右脚附近;而汽车B的司机则坐在右前方座位上,油门踏板在他的左脚附近。汽车A的司机顺时针方向开动点火钥匙,把汽车发动起来,并用右脚踩油门踏板,使得汽车以一定的速度向前驶去;汽车B的司机也做完全一样的动作,只是左右交换一下——他逆时针方向开动点火钥匙,用左脚踩油门踏板,并且使踏板的倾斜程度与A保持一致。汽车B将会如何运动呢?
  也许大多数人会认为,两辆汽车应该以完全一样的速度向前行驶。遗憾的是,他们犯了想当然的毛病。吴健雄的实验证明了,在粒子世界里,汽车B将以完全不同的速度行驶,方向也未必一致!——粒子世界就是这样不可思议地展现了宇称不守恒。
  发现人物
  中国科学院院长、物理学家周光召教授用“使中华民族感到骄傲和自豪的伟大科学家”来概括杨振宁教授业已取得的学术成就。他说,杨振宁教授身上有着非常深厚的中国文化传统,同时他又兼融了西方文化传统中的优秀部分,将二者融会贯通,从而形成了他治学严谨、为人朴实的独特风格,令人钦佩、堪称楷模。
  1996年6月,杨振宁在接受记者采访时被问道:“您是一位享誉世界的科学家,又荣任中国科学院外籍院士,您怎样看待这个荣誉?”杨振宁先生沉吟片刻,动情地说:“我还是一个中国人,我非常珍视中国科学院外籍院士这个荣誉,我为此而骄傲。”一番肺腑之言,道出了这位饮誉海内外的美籍华裔物理学家深厚的中国情结――杨振宁1922年出生在安徽合肥,家学渊源,使他从小就受到很好的教育。抗战时期,他在昆明的西南联大获得理科学士学位,1944年在清华大学获得科学硕士学位。1945年冬赴美留学,1948年,获芝加哥大学物理学博士学位,后长期在美国普林斯顿高级学术研究所工作,此后又在纽约州立大学石溪分校主持理论物理研究所的工作。
  近代理论物理学许多领域的发展,都与杨振宁的名字分不开。1949年,杨振宁与世界著名的物理学家费米一起,提出了基本粒子的结构模式,即费米-杨模型;与米尔斯合作,提出的规范场理论,确立了杨振宁20世纪后半叶物理学奠基人的地位;1956年,杨振宁与李政道合作,提出了弱相互作用中宇称不守恒的理论,这一重大成果冲破了当时物理学界的传统观念,促进了基本粒子理论的发展,被科学家们称之为“科学史上的转折点”,从而与李政道于1957年一同获得诺贝尔物理奖。杨振宁自始至终认为,青少年时期在国内受到中国传统文化教育的影响,对自己事业取得成就至关重要。因此,在获得诺贝尔物理奖颁奖典礼上,杨振宁讲到:“我虽然献身于现代科学,我对于我所承受的中国传统和背景引以为自豪。”
  作为一个炎黄后裔,杨振宁身居美国,却情系故国。他一生追求科学真理,对科学的浓厚兴趣和饱满的热情,与他对中国的科学技术发展所倾注的关切之情是分不开的。从1971年的首次回国,到改革开放的今天,他深感祖国的日新月异的变化。如今他每年都回国讲学、访问,为加强中国与世界的科技交流、促进中国的科技发展不遗余力。对此,他说“因为同时扎根于中美两大民族的文化,因此,对增进两国间的友好和了解肩负着特别的责任”。
  1994年杨振宁回国时在中国科技大学为几千名学子讲述“中国科技500年发展史”,曾感染和鼓舞了无数的学子。当记者此刻和杨振宁谈起他的一篇非常有影响力的演讲报告《现代科学进入中国的历史回顾及其前瞻》,并请他就中国的科技发展如何面对激烈的竞争、迎接21世纪的挑战这一问题谈谈看法时,杨振宁感慨而自信地说:“中国过去故步自封,落后于西方,现在却发展得很快。只有依靠科学教育,才能振兴中华。中国有数不清的优秀人才,有几千年优秀的传统,加上现在的改革开放和经济的发展,中国一定会迎头赶上。”
  12年前,杨振宁访问中国时欣然写下的诗中有“尘寰动荡二百代,云水风雷变幻急;若问那山未来事,物竞天存争朝夕”。出自这位物理学家口中的诗句,分明也是他对中国腾飞之日的殷殷期待。杨振宁坚信在当今的世纪之交,伴随着中国“科教兴国”战略的实施,中国一定会迎头赶上;随着中华民族的腾飞,中国很快也会骄傲地屹立于世界科技强国之林,成为东方科学的巨子。
  1997年5月25日,中国科学院和江苏省人民政府在南京举办“杨振宁星”命名大会。“杨振宁星”为国际编号3421号小行星。它是中科院紫金山天文台1975年11月26日发现的。
  已经七十多岁的李政道从事物理科学研究已经五十年了,在半个世纪的科学生涯中,他以天才和勤奋在高能物理、天体物理、流体力学、统计物理,凝聚态物理和广义相对论等领域都卓有建树。从1972年起,他又以深厚的爱国情怀致力于支持祖国科学教育事业发展,积极推进中外科学交流合作,建议设立博士后制度,帮助建立完善自然科学基金制度。他倾注大量心血促成了北京正负电子对撞机的建成和运行。十年前,他倡议我国建立中国高等科学技术中心和北京现代物理研究中心。十年来,这两个中心在李政道教授的主持下,开展了大量中外学术研究交流,取得了许多重要研究成果,不断培养着高级科技人才。李政道教授这五十年,是他用自己聪明才智探求科学奥秘、为祖国和人类科学发展勤奋奉献的五十年。但是,这位功成名就年逾古稀的杰出学者始终不满足,他仍以蓬勃朝气瞩目未来,希望在即将到来的21世纪再作新的贡献。中国科学院紫金山天文台发现的、国际编号为3443号小行星已荣获国际有关机构批准,正式命名为“李政道星”。中国科学院1997年5月30日在北京隆重举行了“李政道星”命名典礼。从此,李政道的名字镶上了太空星辰,伴随着3443号小行星遨游并闪耀在宇宙星河。“李政道星”(国际编号为3443号小行星)是中国科学院紫金山天文台1979年9月26日发现的。“李政道星”沿着一个偏心率为0.3的椭圆轨道绕日运行,到太阳的平均距离为3亿5千9百万公里,绕太阳一周需3.70年。
  吴健雄1934年毕业于中央大学物理系,后赴美国留学,先后获得加利福尼亚大学、普林斯顿大学、耶鲁大学、哈佛大学等院校的理学博士学位。1954年加入美国籍。1973年,她当选为美国物理学会会长,并为英国爱丁堡皇家学会荣誉会员,美国国家科学院院士、美国艺术与科学院院士。1994年,她获得全美华人杰出成就奖。
  吴健雄教授一直关心中国科技事业的发展,从1973年起多次到中国探亲、访问讲学。她是北京大学、南京大学名誉教授,并在东南大学建有吴健雄实验室。1990年,南京紫金山天文台将其发现的一颗小行星命名为“吴健雄星”。1994年6月,她当选为中国科学院首批外籍院士。1997年2月16日,吴健雄教授因再次中风逝世,享年85岁。在她的丈夫、物理学家袁家骝教授等亲属的护送下,她的骨灰被安葬在她接受启蒙教育的母校──江苏苏州太仓市浏河镇明德学校新落成的“吴健雄墓园”内,实现了她魂归故里的夙愿。
  在吴教授80寿诞时,袁家骝在祝寿仪式上简要介绍了吴健雄博士的简历后说,求学时期的吴健雄,对史地深感兴趣,文学造诣也不凡,其后她在物理学上有所成就,使一般人反而忽略了她在文学上的才干。当时已经退休的吴健雄博士在祝寿仪式上致词说,从事科学研究没有捷径,“基本修养就是由兴趣、观察、实验、毅力等辛苦做起”。
  西方科学家称吴博士是中国的居里夫人,也曾是诺贝尔奖得主的艾米里·肖格莱博士誉她为“垂帘听政的核子物理学女王”。

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