杨振宁和李政道是如何获得诺贝尔奖的?

最近被杨振宁的消息刷屏了吧[芒果得意]?看过热闹的你,知道李政道和杨振宁获得诺奖的研究《弱相互作用中的宇称守恒问题》是在说啥吗?要想搞明白介个事,咱们得先从拧螺丝说起。

大自然对左和右的事情有自己的看法。

​在大自然中,

很多东西像螺丝一样,

需要区分左右手,

这叫做手征性

比如,

生命的遗传物质,

DNA分子绝大多数都是右旋的,

只有极个别情况下才会左旋

​在基本粒子也一样。

它们既会转又会跑,

因此也能区分左右手。

物理学家发现,

尽管基本粒子能区分左右手,

但大自然对左右手粒子一视同仁,

不像对待DNA那样有偏心眼。

这在生活中对应的是镜像对称性

​假设存在一个物理过程,

你把它放在镜子面前一照,

它的镜像过程也存在于自然界中,

那么物理学家就会说,

这种过程是镜像对称的。

(即宇称守恒

曾经,

物理学家天真地以为,

所有物理过程都是镜像对称的,

直到两个年轻中国人出手了。

20世纪40年代,

李政道和杨振宁来到美国,

开始在芝加哥大学攻读博士。

杨振宁一开始打算研究实验物理,

结果实验过程总是不太顺利。

他的同学戏称:

哪里有Yang(杨振宁),

哪里就有Bang(爆炸)。

后来,

杨振宁找到了泰勒教授,

打算跟他学习理论物理学。

泰勒当场考了他一道题,

结果杨振宁顺利答了出来,

从此开启了理论物理之旅。

李政道的导师是费米教授。

费米建造了世界上第一个核反应堆。

他被公认为是世界上最后一个

既懂实验又懂理论的物理学家。

李政道跟费米学习理论。

尽管他已经很聪明了,

但费米对他的要求并没有放宽。

经过两位名师的严格训练,

李政道和杨振宁逐渐成长为

那个时代的顶级理论物理学家,

开始向物理学难题发起挑战。

那个时候,

人们已经知道,

宇宙中存在四种基本相互作用

引力电磁相互作用

都是镜像对称的。

于是,

大家普遍认为,

强相互作用弱相互作用

也是镜像对称的。

然而,

李政道和杨振宁发现,

尽管人人都这么说,

但从来没有一个物理实验,

能够证明弱相互作用是镜像对称的。

并且,

当时有一种粒子,

在参与弱相互作用时,

行为非常诡异,

似乎预示着镜像不再对称了。

于是,

他们在1956年时,

大胆地提出,

弱相互作用可能不对称。

他们推荐了几个实验方案,

建议大家赶紧做实验研究一下。

听到这个消息后,

物理学家费曼连忙跟人打了个赌,

赌50美元镜像不可能不对称。

然而,

费曼很快就认输了。

因为李和杨的好朋友,

实验物理学家吴健雄

按照那篇论文的方法做了一个实验。

钴-60原子会通过弱相互作用,

释放β射线。

吴健雄把温度降得很低,

给装有钴-60的容器抽了真空,

又加上了外磁场

让大部分钴-60原子,

绕着同一个方向转圈。

这时她发现,

大部分β射线都是朝下发出的。

如果把磁场方向反过来,

钴-60原子就会反着转,

这就相当于给它照镜子

这时吴健雄应该会发现,

大部分β射线都是朝上发出的。

也就是说,

这个过程真的不对称!!!

吴健雄的实验让费曼输了50美元,

也让李和杨赢得了1957年的

诺贝尔物理学奖。

后来人们才知道,

弱相互作用之所以破坏对称性,

是因为其中的中介粒子搞事时,

总是跟左手粒子搞在一起,

从来不搭理右手粒子。

并且,

只参与弱相互作用的中微子

干脆就没有右手粒子

来源:科学松鼠会

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