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弱相互作用和宇称不守恒---对电磁场不对称的思考

(2010-12-30 17:35:14)

                 弱相互作用和宇称不守恒?——对电磁场不对称的思考

 

  基本粒子间相互作用可分3类(不包括引力):强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用。宇称守恒定律对强相互作用是成立的,但对弱相互作用不成立。

  第一个决定性地确定宇称不守恒的实验,是1956年李政道、杨振宁提出在β衰变过程宇称可能不守恒之后,吴健雄用钴-60原子核在极低温度下(0.01K)用强磁场把钴- 60原子核自旋方向极化(即使自旋几乎都在同一方向), 而观察钴-60原子核β衰变放出的电子的出射方向。在实验中励磁螺线管产生极化磁场方向与β电子发射的优先方向确实以非常直接的方式, 表现出左手螺旋方向与右手螺旋方向的差异

 

 弱相互作用和宇称不守恒---对电磁场不对称的思考

                             图1  贝塔衰变示意图

 

  1中表示的占优势的电子出射方向, 无需借助任何理论就可以确认宇称不守恒。因为, 如果宇称守恒, 或者说在一个镜像反映下的不变性, 则必须左右对称电子出射方向在左右手螺旋中两种机会相等。近年来, 人们在纵向极化电子和正电子、β-γ关联与γ辐射的圆极化,以及除钴-60原子核以外其它各种极化核的β电子角分布等各方面, 都做了许多实验。所有的这些实验结果都证实了上述实验的主要结论。由于这些实验还未达到可以作结论的地步, 所以, 我们仍不知道这个问题如何解答

 弱相互作用和宇称不守恒---对电磁场不对称的思考
                                图2  通电导线周围电力线分布图

 

 2中表示通直流电导体周围正、负电力线按波长向正、反方向平移。现在我们考察在β衰变实验中使用的通电励磁螺线管。

 弱相互作用和宇称不守恒---对电磁场不对称的思考                       图3  通电螺线管轴心电磁场分布图

 

   3中表示的是在通电螺线管最内层导线的排线方向与导线中正电流运动方向的4种关联取向, 从图3中可看到, 若产生同方向的纵向极化磁场Н,其螺线管最内层导线中正电流的推进方向可能不同。由于螺线管最内层导线距管轴心最近, 所以, 螺线管相邻外层沿反方向排线的导线在管轴心产生的电场强度E总是小于内层导线的电场强度。即是说按常规绕制的励磁螺线管总有一个沿管轴心向上或向下不对称的电场分量E。就是说, 在励磁螺线管中心正、负向反方向平移的电力线总是偏斜指向最内层导线正电流推进的方向。在钴-60β衰变的实验中, -60中的电子总是逆正电力线向螺线管圆周向外分散;逆负电力线向管中心集中。因此, 实验中β衰变电子占优势的出射方向应该永远指向图3中螺线管最内层导线正电流推进的方向。以上是对吴健雄β衰变实验中宇称问题分析后得出的全部结论。吴健雄的β衰变实验的占优势电子出射方向形成左手螺旋, 笔者认为采用最内层排线不同走向的螺线管也可以形成占优势电子出射方向呈右手螺旋。

  为了进一步观察上述β电子出射方向的不对称性, 建议将励磁螺线管各层导线均向同一方向排线绕制(用导线在螺线管外将各层导线串接)。采用这种特殊绕制的螺线管可能在较高的环境温度下, 就能观察到上述β衰变中电子出射方向的不对称, 且随导线变粗这种不对称性愈明显。这些问题都有待用实验加以阐明, 在我们对自然界的探索中, 也许只有通过根本改变对有关支配自然现象的原理的基本概念绝对化的认识后, 才可能发现一个非常新而丰富的自然规律的领域。

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