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主题:【原创】高能物理之历史 -- 一军

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家园 【原创】高能物理之历史

从某一个角度上看到话,会发现我们人类身处这个宇宙的一个极端:

这个宇宙里面能量非常小的变化,对人类的生命自身具有极大的意义。所有的生命,特别是人类的大脑,都只能在极小的温度范围内,才能正常存活;而正是这极小的能量变化,在物质组成从分子到生物大分子、以至于细胞和生命体系的序列中,构造出整个宇宙最复杂的物质体系。

然后,当我们从自身存在所处的这个物理处境,一路采用越来越大的能量,往更大的能量变化的地域看过去,就看到了失去外层电子的离子,看到了原子核,看到了质子中子电子光子...同时,也看到了太阳系、黑洞、伽玛爆、银河系、本星系团、本超星系团、...一直到我们现在的物理学所能想象的能标极大处-普朗克能标,大概是10的19次方千兆电子伏特。

所以,从能量的意义上,人类自身的构造,其实处于宇宙的一个极端:能量变化极微而极精。

那么高能物理,就是人类使用或依靠越来越大的能量,撕裂出的宇宙景观。

这个系列,就是试图叙述迄今我们这个撕裂过程中的那些重要的事情。

1,X射线的实质

伦琴发现X射线时,距离麦克斯韦完整论述电磁场理论已经20多年了,但仍有相当一部分前沿物理学家,不仅是实验物理学家,并不是完全掌握了电磁场理论。

例如,伦琴、伟大的统计物理学家玻耳兹曼、FitzGerald、Lodge等人,都倾向于认为X射线是作为光的传播介质的以太的纵波。

伟大的洛仑兹也含糊不清,只有汤姆逊等少数人正确理解为作为横波的光。

x射线的发现纯属偶然,因为伦琴及其助手,只是在研究当时很流行的阴极射线,当然是受到赫兹及其学生勒纳的工作的吸引。当时他们所使用的鲁姆科夫感应线圈和西托夫真空管,只要一开机,就都已经在产生X射线。只是不幸的是,勒纳甚至也用上了荧光物质和发现了照相底片被曝光,但他却不知出于何种考虑,而使用了厚厚的铅材包裹真空管,而幸运的伦琴只是简单地用黑纸板!

2,贝克勒尔并非偶然的狗屎运

据贝克勒尔在1903年的回忆,他在伦琴于1896年1月1日公开其发现X射线的论文20天后,法国科学院针对此发现而召开的会议上,深受激励,他运用其实验家的思维方式,与会议的报告者彭加勒有大致如下的一段对话:

贝:伦琴的射线是从哪里发射出来的?

彭:真空管壁上的最亮的荧光点,应该就是X射线发射出来的源头。

贝:X射线是否来自荧光物质的照射激发?是不是其他荧光物质,只要被照射,就可以发出X射线呢?

贝的这个推测估计是和彭想到一起了,10天后彭写了篇文章,提出:是不是不管什么荧光,只要强度够高,就会产生X射线?

也有可能想到这点的,并不只是贝克勒尔一个人。很快,就有了很多人去找各种能够发荧光的物质做实验,试图发现X射线,甚至有人收集萤火虫。。。

贝克勒尔想到当然就动手!托祖上之福,他在采用某些磷光物质失败之后,马上选择了铀盐,因为从他祖父开始,就研究荧光现象,而他父亲恰好研究过铀盐,他自己在15年前就因此而制作了很好的铀盐片(磷酸铀铣钾)。

贝克勒尔的运气还不仅仅是这些。

他的第一次实验是仿照伦琴的思路,用太阳代替阴极射线,暴晒铀盐和被黑纸包裹的底片,结果不甚稀奇,底片被曝光了。

第二次实验,很不凑巧,巴黎连续阴了好些天,没有了太阳的暴晒,贝克勒尔可能是心不在焉,也可能是别的什么原因,总之是不可考了,他仍然拿出底片冲洗,很震惊的发现,没有太阳也一样!

于是,开启20世纪的原子核放射性就这样被发现了,看似纯属偶然,但,也是必然。

因为一切工具和材料,都已经是现成的了。

所以,尽管X射线和放射性,完全是牛马不相及的两回事,但是,为了研究甲,而突然发现乙,这样的戏剧性情节,在现代物理学史上,并非孤例!倒是很常见呵呵!

所以,尽管LHC马上要开机,大家都等着找到希格斯子,但内心也对发现点什么别的从未预计到的什么,也是有所期待的。

这其实是一种谦逊的美德。

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