肯德?tīng)枺ê涂系聽(tīng)枮樽V儀研制了粒子探測(cè)器）

弗里德曼.肯德?tīng)柡屠聿榈隆ぬ├沼嘘P(guān)電子與質(zhì)子和束縛中子的深度非彈性散射實(shí)驗(yàn)，是在美國(guó)斯坦福大學(xué)直線加速器中心（SLAC）進(jìn)行的。在建設(shè)SLAC時(shí)，泰勒負(fù)責(zé)磁鐵和譜儀的安裝，后來(lái)成了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的總負(fù)責(zé)人；弗里德曼和肯德?tīng)枮樽V儀研制了粒子探測(cè)器，后來(lái)負(fù)責(zé)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并在1972年代表實(shí)驗(yàn)小組全體成員作了總結(jié)報(bào)告。

人物生平

1967年，大型電子直線加速器建成并達(dá)到設(shè)計(jì)能量，作為試運(yùn)行開(kāi)始了一系列電子-質(zhì)子散射實(shí)驗(yàn)，包括電子-質(zhì)子彈性散射實(shí)驗(yàn)、正電子-質(zhì)子彈性散射實(shí)驗(yàn)和電子-質(zhì)子非彈性散射實(shí)驗(yàn)。但是，這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果只是證實(shí)了已有的結(jié)論。當(dāng)入射電子能量進(jìn)一步加大時(shí)就進(jìn)入了從未有人探索過(guò)的深度非彈性散射區(qū)域。這時(shí)，電子的能量是如此之高，以至于可以深入到質(zhì)子內(nèi)部，甚至將質(zhì)子打碎。由于質(zhì)子分裂成碎片要吸收更多的能量，散射電子的能量應(yīng)當(dāng)比平常低的多。

研究歷史

然而，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電子-質(zhì)子深度非彈性散射的大角度散射截面比彈性散射的大得多。起初，他們認(rèn)為，是實(shí)驗(yàn)結(jié)果不正確，或者是解釋有錯(cuò)誤，還可能是因?yàn)槌霈F(xiàn)了系統(tǒng)誤差，誤差的來(lái)源也許是所謂的“輻射修正”，即入射電子或散射電子以光的形式輻射掉了相當(dāng)大的能量。于是，他們對(duì)輻射修正作了仔細(xì)研究。結(jié)果證明，輻射修正并不重要。他們把電子-質(zhì)子深度非彈性散射和電子-質(zhì)子彈性散射以及電子-電子彈性散射分別進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)隨著散射角增大電子-質(zhì)子彈性散射截面急劇下降，而深度非彈性散射截面與電子-電子彈性散射截面之比卻變化不大。這一事實(shí)表明，電子以極大的能量深入到質(zhì)子內(nèi)部時(shí)，遭遇到的不是“軟”的質(zhì)子靶，而是和電子類似的點(diǎn)狀“硬”核。然而，當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家們并沒(méi)有領(lǐng)悟到這一點(diǎn)。SLAC理論組的成員布約肯(J. D. Bjorken)運(yùn)用流代數(shù)求和規(guī)則對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作了分析，并提出標(biāo)度無(wú)關(guān)性對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作了解釋。但是，由于流代數(shù)是很抽象的數(shù)學(xué)方法，他的工作一直未能得到人們的理解。后來(lái)，費(fèi)恩曼把質(zhì)子看成是點(diǎn)狀部分子的復(fù)合體，把電子-質(zhì)子深度非彈性散射看成是電子與質(zhì)子內(nèi)的部分子發(fā)生彈性散射。經(jīng)過(guò)計(jì)算，證明布約肯的標(biāo)度無(wú)關(guān)變量正是部分子動(dòng)量與質(zhì)子動(dòng)量之比。就這樣，費(fèi)恩曼從深度非彈性散射實(shí)驗(yàn)和標(biāo)度無(wú)關(guān)性找到了部分子模型的重要證據(jù)。人們很快明白，部分子和夸克原來(lái)是一回事。

成就及榮譽(yù)

另外，電子-質(zhì)子深度非彈性散射實(shí)驗(yàn)還表明，蓋爾曼在1962年提出的電中性粒子“膠子”有可能存在。1971年，韋斯柯夫(V. F. Weisskopf)和庫(kù)提(N. Kurti)提出，正是這種“膠子”在夸克間傳遞強(qiáng)相互作用才使夸克組成強(qiáng)子。接著，1973年創(chuàng)立了量子電動(dòng)力學(xué)；1979年丁肇中小組首先找到了支持膠子存在的證據(jù)。

顯見(jiàn)，電子-質(zhì)子深度非彈性散射實(shí)驗(yàn)引起了粒子物理學(xué)的一系列新進(jìn)展，使粒子物理學(xué)進(jìn)入了“夸克-膠子”時(shí)代。