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第14章 亲爱的我的希格斯在哪儿(第3页)

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这个过程叫“β衰变”

,由居里夫人(另一位物理女王)发现。

当一个不稳定的原子核中心的一个质子转变成一个中子时,就会发生β衰变,而且似乎是随机的。

发生β衰变的时候,原子吐出一个电子,电子会迅速远遁,然后被人类检测到,并被命名为“放射性”

根据诺特定理,这是有道理的,因为电荷必须守恒。

如果一个不带电的中子转变成带正电的质子,就会产生一个带负电的电子。

但如果轻子数是守恒的,那这是否打破了诺特定理,在以前没有电子的地方产生一个电子呢?

沃尔夫冈·泡利(击垮德布罗意导波的家伙)提出的解释是,β衰变一定还产生了另一种粒子:某种不带电的反轻子。

恩里科·费米把这种假想的粒子称为“中微子”

,意思是“微小的中性粒子”

25年来,我们一直在追寻这种粒子,试图证明诺特是正确的。

很可惜,中微子是物理学中最不起眼、最难发生相互作用的粒子,所以这并没有那么容易。

太阳核心的质子和中子不断地相互转换,想象一下在这个过程中产生的中微子。

光子从太阳中心到太阳表面需要大约一万年,途中的每个粒子都会吸收并重新发射光子。

中微子在23秒内也经历了同样的旅程。

地球不断被太阳产生的中微子轰击,中微子穿过地球的时候不会有任何迟疑。

当你读到这句话的时候,大约有650亿个中微子从你小拇指的指尖穿过。

为不喜欢被探测的东西建造探测器是很困难的。

世界上最大的中微子探测器是日本飞驒市附近的超级神冈探测器(Superk),它位于一座山的地表下1,000米处(为了过滤宇宙射线)。

Super-K有一个能容纳5万吨高纯水的水槽,每秒钟都有数万亿个中微子通过,但大多数中微子什么都不做。

可是每隔一段时间,它们就会击中原子中的一个电子,我们可以探测到一丝微弱的光芒。

中微子被证明是真实存在的粒子,所以轻子数是守恒的。

人们花了四分之一个世纪才找到它们,但它们也是诺特定理的绝佳证明。

对了,中微子当然也有三代,分别是电中微子、μ中微子、τ中微子。

弱的表现

中微子之间几乎没有相互作用,这是因为它们没有属性,也不与我们熟悉的场耦合。

它们没有色荷,因此不与胶子场交流;它们没有电荷,因此不与电磁场/光子场交流。

但中微子偶尔会与电子相互作用。

而且,我们知道上夸克变成下夸克时会激发出中微子,所以中微子一定与某个场发生相互作用。

这里说的是一个很弱的场,我们称之为“弱场”

没有开玩笑。

上夸克带+23个电荷,当它变成带-13个电荷的下夸克时,会损失+1个电荷。

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