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那时候,从θ、τ的衰变模式,不仅可以决定它们二者的宇称不同,也已知 道这类的衰变是通过弱作用力实现的,因而可用理论计算来估计它们的寿命。假 使τ和θ是不同的粒子,τ的寿命应该比θ的寿命长很多,约一百倍。可是实验 结果是τ和θ的寿命几乎完全一样。而且,假使τ和θ是不同的粒子,为什么它 们的质量也会几乎完全一样呢?如果认为它们是同一个粒子,它们怎么会具有完 全不一样的宇称呢? 为解决这一问题,物理学界曾提出过各种不同的想法,但都没有成功。50 年代时,粒子物理学领域,每年都举行一次国际性的综合学术会议,地点在美国 纽约州的罗彻斯特( Rochester)大学。因而,这个很重要的会议就被称为罗彻斯 特会议。凡是要参加会议的,必须收到邀请才行。在1956年4月3-7日的罗彻 斯特会议上,也讨论了θ-τ之谜这个问题。当时在会议上已经有人提出,包括我 和杨振宁,是否在θ和τ的衰变中,宇称可能不守恒?但是,会议上的这些讨论 都没有达到任何结论。要了解这是为什么,是什么原因造成了这种情况,我需要 介绍一下当时宇称守恒问题的背景。 宇称守恒是当时公认的一个重要物理定律。宇称守恒的基础是“左右对称 而“左右对称”一向被认为是物理的公理。从经典物理学开始到近代物理学(包括 力学、电磁学、引力场、弱作用理论、原子、分子和核子构造等),一切的物理 理论,在1956年4月以前,都是左右对称的。因为每一门物理理论都有一大批、 大批的实验作证明,所以物理学家们想当然地认为“左右对称在粒子物理学中 也已经被充分证明了,是非常正确的,是自然界的真理。宇称守恒是天经地义的。 在1956年4月初的罗彻斯特会议上讨论时,所有的物理学家都公认 切已了解的物理都是左右对称的,是宇称守恒的。这是毋需讨论的。在会议上讨 论的问题是:在θ、τ衰变过程中,宇称是否可能不守恒;在当时一切已了解的 物理之外,θ、τ是否可作为一个特殊例外,是孤立的一点 假使θ、τ是同一个粒子,在它衰变过程中,宇称并不守恒,那会产生什么 结果呢?那结果就是,这同一个(即0-τ)粒子既可以按宇称为正的θ模式衰变, 也可以按宇称为负的τ模式衰变。可是这个结果与从一开始就已经知道的θ-τ之 谜的现象完全相同。因此,虽然提出了0τ衰变宇称可能不守恒的假设,可是这 种假设不产生任何新的物理结果 这种假设与一切其他物理无关。在这种假设提出以前,θ-τ之谜是孤立的一点; 做了这种假设以后,θ-τ仍然还是孤立的一点。因为这种假设并不能产生任何新 结论,所以这种假设就不能看做是宇称不守恒思想的突破。这一点物理学界是公 认的。 当时我也正在重点研究这个问题,曾做过一些尝试,但未成功。我记得, 在1956年4月3-7日罗彻斯特会议结束后的一两天,即4月8日或9日,我哥 伦比亚大学的同事斯坦伯格( J Steinberger),专程到我的办公室访问,讨教问 题。那时他正在进行不稳定的重粒子的产生和衰变的实验。他的问题是如何测定 这类重粒子的自旋,与0-τ之谜无关,和宇称不守恒也无关。在谈话的过程中 我忽生灵感,突然很清楚地明了,要解决θ-τ之谜,必须先离开θ-τ系统,必须 假定θ-τ以外的粒子也可能发生宇称不守恒的新现象。我发现,用斯坦伯格实验 中重粒子产生和衰变的几个动量,便能很简单地去组织一个新的赝标量。用了这 θ-τ以外的赝标量,就可以试验θ-τ以外的系统宇称是否不守恒。而这些赝标量, 很显然的,没有被以前任何实验测量过。用了这些新的赝标量就可以系统地去研那时候,从 θ、τ 的衰变模式,不仅可以决定它们二者的宇称不同,也已知 道这类的衰变是通过弱作用力实现的,因而可用理论计算来估计它们的寿命。假 使 τ 和 θ 是不同的粒子,τ 的寿命应该比 θ 的寿命长很多,约一百倍。可是实验 结果是 τ 和 θ 的寿命几乎完全一样。而且,假使 τ 和 θ 是不同的粒子,为什么它 们的质量也会几乎完全一样呢?如果认为它们是同一个粒子,它们怎么会具有完 全不一样的宇称呢? 为解决这一问题,物理学界曾提出过各种不同的想法,但都没有成功。50 年代时,粒子物理学领域,每年都举行一次国际性的综合学术会议,地点在美国 纽约州的罗彻斯特(Rochester)大学。因而,这个很重要的会议就被称为罗彻斯 特会议。凡是要参加会议的,必须收到邀请才行。在 1956 年 4 月 3-7 日的罗彻 斯特会议上,也讨论了 θ-τ 之谜这个问题。当时在会议上已经有人提出,包括我 和杨振宁,是否在 θ 和 τ 的衰变中,宇称可能不守恒?但是,会议上的这些讨论 都没有达到任何结论。要了解这是为什么,是什么原因造成了这种情况,我需要 介绍一下当时宇称守恒问题的背景。 宇称守恒是当时公认的一个重要物理定律。宇称守恒的基础是“左右对称”, 而“左右对称”一向被认为是物理的公理。从经典物理学开始到近代物理学(包括 力学、电磁学、引力场、弱作用理论、原子、分子和核子构造等),一切的物理 理论,在 1956 年 4 月以前,都是左右对称的。因为每一门物理理论都有一大批、 一大批的实验作证明,所以物理学家们想当然地认为“左右对称”在粒子物理学中 也已经被充分证明了,是非常正确的,是自然界的真理。宇称守恒是天经地义的。 在 1956 年 4 月初的罗彻斯特会议上讨论时,所有的物理学家都公认, 一 切已了解的物理都是左右对称的,是宇称守恒的。这是毋需讨论的。在会议上讨 论的问题是:在 θ、τ 衰变过程中,宇称是否可能不守恒;在当时一切已了解的 物理之外,θ、τ 是否可作为一个特殊例外,是孤立的一点。 假使 θ、τ 是同一个粒子,在它衰变过程中,宇称并不守恒,那会产生什么 结果呢?那结果就是,这同一个(即 θ-τ)粒子既可以按宇称为正的 θ 模式衰变, 也可以按宇称为负的 τ 模式衰变。可是这个结果与从一开始就已经知道的 θ-τ 之 谜的现象完全相同。因此,虽然提出了 θ-τ 衰变宇称可能不守恒的假设,可是这 种假设不产生任何新的物理结果。 这种假设与一切其他物理无关。在这种假设提出以前,θ-τ 之谜是孤立的一点; 做了这种假设以后,θ-τ 仍然还是孤立的一点。因为这种假设并不能产生任何新 结论,所以这种假设就不能看做是宇称不守恒思想的突破。这一点物理学界是公 认的。 当时我也正在重点研究这个问题,曾做过一些尝试,但未成功。我记得, 在 1956 年 4 月 3-7 日罗彻斯特会议结束后的一两天,即 4 月 8 日或 9 日,我哥 伦比亚大学的同事斯坦伯格(J.Steinberger),专程到我的办公室访问,讨教问 题。那时他正在进行不稳定的重粒子的产生和衰变的实验。他的问题是如何测定 这类重粒子的自旋,与 θ-τ 之谜无关,和宇称不守恒也无关。在谈话的过程中, 我忽生灵感,突然很清楚地明了,要解决 θ-τ 之谜,必须先离开 θ-τ 系统,必须 假定 θ-τ 以外的粒子也可能发生宇称不守恒的新现象。我发现,用斯坦伯格实验 中重粒子产生和衰变的几个动量,便能很简单地去组织一个新的赝标量。用了这 θ-τ 以外的赝标量,就可以试验 θ-τ 以外的系统宇称是否不守恒。而这些赝标量, 很显然的,没有被以前任何实验测量过。用了这些新的赝标量就可以系统地去研
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