phy01 泡利提出了自己的崭新见解。他预言：能量守恒定律有效，在β衰变过程中放出了一个难以探测到的中性粒子，而这中性粒子在不知不觉中带走了原子核释放的能量

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原创作者：本站编辑 发布日期：2012年8月30日浏览次数：12 来源：马博士教育网 物理编辑
文章摘要：在研究原子核内部结构的初期，物理学家们遇到了很多难题，其中之一就是，在研究β衰变的初期，人们在实验上遇到一个难以理解的事实，那就是电子所带走的能量，总比原子核放出的能量要少得多，而且这个能量每次都不相等，换句话说，原子核所释放的能量有一部分"失窃"了。…
【编者按】现在物理学的发展经过了很多探索，一条条正确的结论才得以揭示在众人眼前。这些探索中经历了很多曲折，很多结论都是经过了一次次的否定。这正是验证了中国的那句古话"失败乃成功之母"。物理学的大厦就是用一代又一代物理大师的智慧浇筑而成。

原子核模型图

     β衰变是指原子核自发地放射出β粒子或俘获一个轨道电子而发生的转变。在研究β衰变的初期，人们在实验上遇到一个难以理解的事实，那就是电子所带走的能量，总比原子核放出的能量要少得多，而且这个能量每次都不相等，换句话说，原子核所释放的能量有一部分"失窃"了。围绕着这一桩"窃能"案，物理学家们展开了一场激烈的争论和"破案"工作。有些大胆的物理学家甚至是物理学权威对β衰变中能量是否仍然守恒提出了疑问。如著名的丹麦物理学家玻尔认为，能量守恒定律只是在许多次衰变过程中在平均的意义上才有效，而并非在每一次衰变中都能成立。物理学家薛定谔也对能量守恒只是一条统计定律的说法表示赞赏。
     德国物理学家索末菲也曾考虑放弃能量守恒的严格确定性。物理学权威们对能量守恒定律表示怀疑，能量守恒定律在β衰变中被破坏和不适用。这种看法引起了物理学界思想的极大混乱，要是这个定律真的被推翻了，整个物理学的宏伟大厦都会毁于一旦。这种怀疑和看法，后来被验证是错误的。那么，这些物理学权威们为什么要去怀疑能量守恒定律，提出能量守恒定律不适用的看法呢？产生这种情况有什么原因。 早在爱因斯坦提出光量子概念，即把光看作是由一份份独立的能量子--光量子组成的这一崭新概念时，就没有得到有关物理学权威的承认。他们认为光量子说很难被接受，因为它与传统的波动说是那样格格不入，而且无法解释光的干涉等波动所特有的效应。在他们看来，光量子说虽有某些特定的实验根据，实际上不过是早已被推翻了的微粒说在新形式下的复活；而波动说虽然在个别实验的解释上遇到困难，但支持它的实验事实却比支持光量子说的多得多，新观点怎么能与经过千锤百炼的理论相匹敌。这些权威们作了一个异乎大胆的然而又是十分错误的选择，那就是不坚持能量和动量守恒的普遍适用性。因为这样就提供了用传统的波动说解释光电效应的可能性。
     基于不承认光量子说这样一个保守的原因，他们为着保持辐射的经典的波动理论，于是对β衰变中能量守恒问题再次提出了疑问。有些物理学家认为，在原子理论的现阶段，无论是从经验上还是从理论上都没有理由坚持在β衰变中能量一定守恒。原子的稳定性迫使我们放弃的也许正是能量平衡的观点。就在这样一个紧要关头，有一位年轻的物理学家泡利提出了自己的崭新见解。他预言：能量守恒定律有效，在β衰变过程中放出了一个难以探测到的中性粒子，而这中性粒子在不知不觉中带走了原子核释放的能量。
     1930年12月，泡利预言了中性粒子，并起名叫"中微子"，有了这个预言中的新粒子。β衰变中能量守恒的困难就可以迎刃而解，这样"窃贼"案就可以破了。泡利的这个预言太新奇了，立即引起了当时在哥本哈根的意大利物理学家费米的注意和欣赏。他运用泡利的观点，成功地解释了原子核的β衰变，提出了一种新的自然力--弱相互作用理论。最后，他的这一预言得到了验证，确实存在这样一种粒子，也正是这种粒子的存在，在β衰变中带走了一部分能量。
责任编辑：行者无疆
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本文标签： 原子核 守恒定律 物理学家
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