第712章 尾聲之三·大小中子
李諭馬不停蹄,來到了柏林。
關於中子的那個預言,科學界已經有了最初的成果。
首先獲得突破的是柏林大學的博特團隊(博特1954年獲得了諾獎,但不是因為中子)。
從1928年到1930年的幾年之間,博特和他的學生用放射性釙放出的α粒子轟擊鈹核,發現有很強的貫穿輻射,這種輻射的貫穿能力比已知γ射線大好多倍,穿過兩厘米厚的鉛板,速度才減弱一半。
1930年,兩人公開了這個結果。
恰好王淦昌今年考取了官費留學,來到柏林大學,師從邁特納。
邁特納與博特並不屬於同一個實驗室。
王淦昌的物理直覺相當強,他看到博特的結果後,立馬就覺得鈹射線肯定不是γ射線,因為γ射線穿透力再強,也不可能穿透幾厘米厚的鉛板。
最主要是他發現了博特實驗的漏洞:博特團隊使用的檢測器是蓋革計數器。
王淦昌估計,如果使用雲室來檢測,就可以更好地分析這個射線的性質。
——這是完全正確的方向。
可惜歷史上,在王淦昌嚮導師邁特納提出想用雲室作為檢測器研究鈹射線時,邁特納拒絕了,而且是兩次申請都被拒絕了。
此後的兩年,法國的小居里夫婦也很接近中子的發現,不過他們同樣認為這種射線是電磁波。
就在小居里夫婦公布研究成果的一個月後,英國卡文迪許實驗室的查德威克用雲室重複了當年博特的實驗,從而發現了中子。
在知道這件事後,邁特納很遺憾地對王淦昌說:「看來是我們運氣不好。」
王淦昌為此抱憾終身。
李諭當然不會讓這件事重演。
這不僅僅是王淦昌的個人榮譽,對於中國科學事業的激勵作用也極大。
——
德國柏林大學威廉皇家化學研究所。
李諭見到了王淦昌,閒聊幾句,提到博特的實驗後,王淦昌果然表達了自己的無奈:「只需要稍作改進,用不了幾個月,就會有大發現。可惜實驗室我用不了,沒有導師給予的權限。」
李諭試探道:「你很有把握?」
「不敢說,」王淦昌說,「但大差不差,起碼能據此寫一篇博士畢業的論文。」
李諭笑道:「你才剛博士第一年。」
「我來了這裡才知道,年紀輕輕就拿到博士學位的不在少數。」王淦昌謙虛了一下。
也確實,「00後」那三位現在都成大佬了:海森堡、狄拉克、泡利。
李諭摸了摸下巴:「不如申請回國半年,我可以提供全套的實驗器材,說不定能夠得到成果。」
「回國?」王淦昌訝道。
李諭說:「如果你有成熟的想法就沒問題,大同大學的實驗室條件一點都不差。」
王淦昌說:「不知道導師會不會同意。」
「無妨,」李諭幫他打消疑慮,「只是半年,而且博士階段本來就沒有那麼多條條框框,到時候載譽而歸,不僅博士能畢業,還能繼續做做研究和學習。」
「但柏林大學這邊……」王淦昌畢竟年輕,不敢得罪那些大佬。
李諭笑道:「有我哪,他們不敢不賣我面子。」
這句話太霸氣了,王淦昌自然知道李諭在科學領域什麼地位,有他撐腰,柏林大學絕對不敢說啥。
王淦昌說:「那麼我去給導師請個假,把這周的幾個任務做完,就可以動身。」
「不著急。」李諭說。
現在他們不缺時間。
——
王淦昌處理自己的瑣事時,李諭在柏林大學又見到了愛因斯坦。
他剛剛參加完一場和平主義者聚會,與羅曼·羅蘭一起回到了柏林。
「愛因斯坦先生,羅曼·羅蘭先生。」李諭打了聲招呼。
愛因斯坦放下手中的菸斗:「可惜這場和平聚會沒有院士先生。」
「什麼議題?」李諭隨口問。
「別提了,」愛因斯坦無語道,「我就不該對他們抱有什麼希望。」
羅曼·羅蘭接了一句:「是一場關於限制戰爭中毒氣使用的和平會議。」
「你不覺得很荒唐嗎?」愛因斯坦說,「在我看來,為戰爭行為制定規則和限度是完全徒勞的。戰爭不是遊戲,因此人們不可能像在做遊戲時那樣根據規則來進行戰爭。我們的鬥爭必須指向反對戰爭本身。」
羅曼·羅蘭也是個反戰者,問道:「那你認為應該怎麼做?」
愛因斯坦想了想說:「可以建立一個完全拒絕服兵役的組織,來最有效地與戰爭體製作鬥爭。因為軍事訓練是在殺人技巧方面進行精神和身體的教育,它阻撓了人爭取和平的意志的成長。」
羅曼·羅蘭又問:「如果再次爆發歐洲戰爭,而且一方顯然為侵略者,你怎麼辦?」
愛因斯坦說:「我將無條件拒絕一切直接或間接的戰爭服務,並會力圖勸說我的朋友採取同一立場,不論我對特定戰爭的起因有何感受。」
羅曼·羅蘭笑道:「果然,愛因斯坦先生一旦出了科學領域,就有不切實際的傾向。在目前的德國,裁軍簡直是痴心妄想,或許在某些政客眼中,會認為你的說法非常幼稚。」
愛因斯坦說:「暴力只會催生暴力。」
羅曼·羅蘭問李諭:「院士先生,你願意加入我們的和平組織嗎?」
「抱歉,」李諭說,「我無法加入。」
「為什麼?」羅曼·羅蘭問。
李諭說:「因為這個世界有瘋子。」
愛因斯坦說:「瘋子不可能在大國成為領導者。」
李諭攤攤手:「那可說不準。」
愛因斯坦對和平的堅持一以貫之,雖然除了羅曼·羅蘭外,還有其他學界大佬如密立根批評過他在這方面的觀點有些「幼稚」,但愛因斯坦的很多話還是挺有預見性的。
比如1929年,他曾給猶太復國主義領袖魏茨曼說過:「如果我們無法找到一種方法與阿拉伯人真誠合作、簽訂公平合約,那麼經過了2000年的苦難,我們實際上沒有學到任何東西。」
這話放到一百年後都相當令人深思。
愛因斯坦這麼熱衷和平事業,自然和目前德國的局勢有關。
小鬍子蠢蠢欲動,經濟危機讓他的勢力不斷壯大,而且宣揚要為德國報一戰的大仇。
早在他上台之前,德國社會就知道此人將來一定會擴軍備戰。
不過這些就不是李諭所能左右的了。
——
告別他們兩人,李諭出席了一場小範圍的量子講座,組織者是泡利,這次的內容李諭非常熟:趙忠堯的正電子論文。
正電子的發現在科學界影響很大,各地的大學、研究所都在對其進行研究,畢竟是一個新粒子。
泡利講完後,單獨和李諭聊了聊。
「院士先生,其實我也做了一件理論物理學家不應該做的事情。」泡利有些無奈地說。
「什麼事情?」李諭問。
泡利說:「我提出了一個人類在實驗上永遠也檢測不到的東西。」
「你說的是中……哦,布萊克特實驗中丟失的那部分能量?」李諭問。
「是的,我一開始的確想叫做中子,」泡利說,「但這個詞語被您占用了。」
兩人說的是1914年時查德威克發現的一個奇怪實驗現象:一個元素的原子核發生衰變的時候,它可能變成一個新元素的原子核然後加上β粒子(其實就是β射線),但是查德威克測量發現,前後的能量不守恆了。
也就是說,原本的原子核A,在衰變成原子核B+β粒子後,前後的能量不相等。再簡單點說,他覺得β粒子的能量少了一點。
即所謂的「能量失竊案」。
泡利繼續說:「今年年初,我去哥本哈根,玻爾教授對此提出了一種假設,認為微觀粒子只有統計上的能量守恆,單個的粒子或許可以不守恆。但這個說法太荒謬了。」
李諭笑道:「你絕對當面就反駁了。」
「這是肯定的!」泡利說,「總不能為了一個實驗現象,就拋棄能量守恆!所以,我個人猜測,在β輻射中,還有一種人類探測不到的中性粒子,它非常微小,剛好彌補這部分缺失的能量。」
「確實夠小,」李諭說,「按照質能方程,這個粒子的質量比電子還要小上百萬倍。」
泡利說:「所以這個粒子或許永遠都無法檢測到,而一個永遠無法檢測到的東西,從一個科學家口中說出來就顯得太不專業了。」
李諭認同泡利的觀點:「不帶電,不參與電磁相互作用,又這么小,探測起來確實有點難度。不過現在沒辦法,不見得以後也沒辦法。」
其實第一個提出可靠辦法探測中微子的,就是馬上要同李諭回國的王淦昌,他在1941年給出了辦法,但那時候他身在戰亂的國內,無法親自做實驗。
李諭又問道:「既然不能叫中子,你給它取了什麼名字?」
「小中子。但我沒有在公開雜誌上發表過任何文章,」泡利說,緊接著解釋了一句,「本來我還嘲笑狄拉克預言反電子,沒想到真成了。」
看來就算「懟神」泡利,也不敢輕易預言新粒子。
李諭笑道:「小中子?太難聽了,不如叫中微子。而且既然狄拉克成了,中微子也說不準,你可以寫一篇文章進行預測。」
「隨便吧,」泡利說,「反正也找不到,而且現在沒有任何理論基礎。」
就在泡大神說這句話後沒幾年,費米就提出了β衰變理論……
但即便這樣,此後很多年還是有很多人反對中微子假說,包括狄拉克。
兩人真是互相嘲諷,相愛相殺了:泡利反對狄拉克的正電子預言;狄拉克反對泡利的中微子預言。
至於中微子,要到1956年才被發現,而且還發現了三種。
中微子這東西雖然很難檢測,但它卻是宇宙中第二多的粒子,數量僅次於光子,每秒鐘大概有上萬億個中微子從我們的身體穿過,其中最多的是來自太陽。
——
這次李諭是與王淦昌一同乘坐西伯利亞大鐵路回的國,速度快了不少。
抵達上海大同大學後,馬不停蹄就開始了實驗。論設備,李諭一點都不缺。
雖然李諭本人不太擅長實驗,但只要有了設備和資金,王淦昌自己就可以搞定。
李諭要做的只是給他提個醒就夠:「或許你要尋找的,就是我當年預言的中子。」
有了這個明確的方向,大秘寶就跑不了!
王淦昌埋頭實驗之時,法國的小居里夫婦也在進行研究。
只不過上面說了,小居里夫婦和博特一樣,方向錯了,他們認為這種新輻射是電磁波。
小居里夫婦讓射線先經過石蠟,為其減速,然後再通過蓋革計數器。
按照實驗預想,鈹射線通過石蠟,會被吸收一部分能量,速度就慢下來了。
但結果很意外:射線不僅沒減速,反而變得更快了!而且檢測器的結果顯示這束射線居然是質子!
小居里夫婦認為,一束電磁波通過石蠟變成了粒子,肯定是碰撞。也就是這束鈹射線打到石蠟上被吸收了,然後把質子打了出來。
於是兩人沿著這個方向徹底走入了死胡同。
其實吧,後世的人們很容易看出來:鈹射線肯定不是電磁波,因為電磁波的靜質量為0。就算有動質量,也不可能有那麼高的能量把質子打出來。
光電效應能用光把電子打出來,是因為電子本身很輕,而且在原子外層,很多本來就不穩定。
但是想把原子核里的質子打出來,電磁波肯定不可能做到。
當然了,不能說小居里夫婦水平不夠,他們只是不能像李諭一樣站在上帝視角。
科學嘛,肯定是要一點點排除、一點點驗證,總有人要做出前期工作,才能讓後人站在肩膀上獲得成功。
王淦昌的實驗只做了不到四個月,就發現了中子,順便計算出了它的質量。
激動之下,他趕緊寫好了一篇實驗論文,並且在最後宣布道:
「李諭先生多年之前預測的中子被發現了!」
既然是李諭放出去的豪言,肯定要讓自己人找到。
李諭當然為他高興,同時感嘆道:「粒子物理的又一把鑰匙終於出現了。」
「您指的是放射性?」王淦昌說。
李諭說:「它以後能幹的事可太多了。」
王淦昌依舊很敏銳:「用它轟擊其他原子核?」
李諭笑道:「你的想法很大膽。」
自從中子被發現,各地的科學家都開始用中子轟擊原子,這就打開了潘多拉的魔盒。
1934年,費米糰隊還有約里奧·居里夫婦首次用中子轟擊了鈾;
1938年,奧托·哈恩發現,用中子去轟擊鈾235,出現了核裂變!莉澤·邁特納隨即發論文給出了理論解釋。
而在邁特納寫好論文的兩天後,德國當局就派人找到了哈恩,開始研究原子彈項目。他們還找來了海森堡以及勞厄、蓋革、博特,稱作鈾俱樂部。
費米則又認識到想要實現鏈式反應,必須用慢中子,並發現富含氫的物質如重水,可以讓中子減速。
……
話說王淦昌就是兩彈一星的功勳。
幫王淦昌的文章簽好字,李諭先在國內的《科學雜誌》發表,隨後郵寄給了美國的《SCIENCE》,確保儘快見諸報端。
很快,雪花一般的祝賀信從各地寄了過來。
李諭翻開一封卡文迪許實驗室的信,笑道:「盧瑟福先生說,他們從多年前就開始尋找這個中性粒子,但一直也走在了錯誤的路線上。
「還有這一封,柏林大學的博特教授稱讚你的科學直覺……
「依靠這個成果,你百分百要和趙忠堯先後獲得諾貝爾獎了。」
「簡直如夢一樣!」王淦昌還很年輕,大名突然到來多少有些震驚,但還是謙虛道,「如果沒有院士先生給的方向和資源,恐怕我連進入錯誤方向的機會都沒有。」
李諭想起邁特納說的話,正好用上:「咱們的運氣好!」