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正电子的发现——赵忠尧的贡献

已有 7030 次阅读 2019-1-14 23:03 |个人分类:物理妙趣|系统分类:科研笔记| 物理, 历史, 人物


趙忠堯.jpg

其实,我很早以前就听说过我国科学家赵忠尧(Chung-Yao Chao)在正电子的发现中作出了重大贡献。B.A. Li和C.N. Yang在1989年写过一篇文章,详细追述了这一段历史(here)。今天我看了这篇文章以及赵忠尧的原始文章(两个实验结果,见here1here2)。看完之后,我觉得和C. D. Anderson(他和赵忠尧是同学,隔壁实验室)平分Nobel Prize是合适的。


350px-Carl_David_Anderson.jpg


赵忠尧的实验简单来说,就是用208Th源产生的2.6MeV(eV是能量单位,一个电子在1伏特每米的电场下走1米,电场所作的功)的光子来轰击各种材料。发现重的材料(重,是指原子序数大)对光子的吸收大于当时的理论预言。这实际上是因为光子更容易在重的原子核附近产生正负电子对,反应式如下。也就是说他发现了电子对产生机制。



在进一步的实验中,他观察到了这个过程伴随着一种当时未知的反常辐射(anomalous rays),并测量到反常辐射大概是均匀分布,且波长约为22XU(XU是一个很老的长度单位,大概为10-13米,see here),换算成能量就是0.5 MeV。这就是电子的质量啊!!!所以,他其实发现了电子对湮灭机制。反应式如下。




下面是赵忠尧第二个实验文章截图,我们清楚的看到他估测了反常辐射的波长约为22XU。


Screenshot from 2019-01-14 15-13-18.png





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