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[76],[77]
在夫妻关系最紧张的时期,泡利将全部精力放在量子理论引发的棘手问题上,也许这能帮助他暂时摆脱情感困境,但也可能使他和德普纳的关系雪上加霜。
德普纳说,泡利收到了许多物理学家的来信,尤其是量子理论先驱沃纳·海森堡(WernerHeisenberg)的。
收到信后,泡利在他们的公寓里走来走去,“像一头关在笼子里的狮子……以最尖刻、最诙谐的方式写出自己的观点”
。
[78]正是在那痛苦的11个月,也就是和德普纳保持若即若离的婚姻的那段时间里,泡利想出了解决β粒子衰变难题的方案。
1930年12月4日,在德国召开的一次会议上,泡利发布了一份公开信,向其他科学家提出了他的方案。
[79]信的开头这样写道:“亲爱的女士们、先生们:不幸的是,我不能亲自到图宾根(Tübingen)来。
因为12月6日至7日晚上苏黎世的舞会不能没有我。”
舞会在苏黎世市中心最著名的巴尔拉克酒店(BaurauLacHotel)举行。
尽管和德普纳离婚才过去10天,但在感情上伤痕累累的泡利已经打算马上重新振作起来,给自己再找一个女人。
在图宾根会议上,这封信被高声朗读出来,听众就包括后来在核裂变的发现过程中发挥关键作用的莉泽·梅特纳(LiseMeitner)。
泡利指出,假设β衰变中的能量本来是固定的,如果存在某种迄今未知的粒子和β粒子共享该能量,那么也可以解释为什么从原子核发射的电子不具有固定能量。
再想想那支枪。
如果子弹从枪管中射出时,伴随着另一个未知发射体,则两者共享发射时提供的能量。
此时,如果未知发射体分得的能量少,那么子弹分得的能量就多,使其以高速射出;如果未知发射体分得的能量多,那么子弹分得的能量就少,使其以极低的速度射出枪口就掉落在地。
事实上,子弹所得的能量范围取决于那个发射体带走了多少能量。
然而在β衰变过程中,谁也没见过由原子核发出的任何与电子相伴的粒子。
因此,泡利的新粒子一定很少与正常物质的原子相互作用。
事实上,泡利估计需要10厘米厚的铅墙才能阻止其前进。
泡利也考虑了这个假想粒子的具体性质,如果真有这种粒子的话,为了不明显影响原子核的质量,它必须很轻。
但泡利并没有意识到,它可能并不存在于原子核中,而是在发射电子的那一刻才产生,就像光在发射时才形成光子一样,绝对不是从预先存在于原子内的光子包里拿出来的。
泡利还特别提到了假想粒子的电荷,电荷和能量一样,既不能被创造,也不能被消灭。
例如,在β粒子衰变时,总电荷量没有净变化——尽管原子核的正电荷增加了,但发射的电子携带了一个单位的负电荷,对正电荷进行了补偿。
[2]为了不破坏这种微妙的平衡,新粒子一定不带电荷。
意识到它是电中性之后,泡利把它命名为中子,后来被改称中微子(rino)。
“对这个假设发表的任何东西,我都没有任何把握。”
泡利在他给图宾根会议的信中写道。
中微子是一个“绝望的补救措施”
,因为在1930年,人们只知道物质的三种亚原子结构:原子核中的质子、环绕原子核的电子和光的粒子——光子。
如果泡利再添加一个粒子,就将大自然的基本构件数量增加了13。
1931年6月16日,在加州帕萨迪纳举行的美国物理学会首届夏季会议上,泡利第一次公开了自己对中微子的预测。
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