塞西爾·弗蘭克·鮑威爾（英國物理學家，π介子的發現）

塞西爾·弗蘭克·鮑威爾（Cecil Frank Powell，1903年12月5日—1969年8月9日），因發展了用以研究核過程的照相乳膠記錄法并用此方法發現了π介子，獲得了1950年度諾貝爾物理學獎。

簡介

塞西爾·弗蘭克·鮑威爾，生于英國肯特，卒于意大利考摩湖畔，是一位英國物理學家。因發展了用以研究核過程的照相乳膠記錄法并用此方法發現了π介子，獲得了1950年度諾貝爾物理學獎。π介子的發現，開創了物理學的一個新的分支學科—粒子物理學，鮑威爾因此也被譽為粒子物理學之父。

1947年，鮑威爾與朱賽普·歐西里尼、H.Muirhead和年輕的巴西物理學家愷撒·拉特斯（César Lattes）一起發表了關于使用照相技術發現π介子的論文。為此他于1950年被授予諾貝爾物理學獎。后來證明π介子是湯川秀樹在1935年在他的核物理理論中預言過的一種亞原子粒子。1955年鮑威爾參加簽署了《羅素—愛因斯坦宣言》。

科學研究

當不同能量的帶電粒子作用在乳膠底片上時，便在底片上產生了不同的潛影，從而記錄下粒子的運行軌跡。根據這些徑跡，便可計算得出粒子的質量、能量和粒子的性質。1939-1945年間，鮑威爾發展了用感光照相乳膠來記錄宇宙射線徑跡的技術，使原子核攝影技術發展到了一個新的階段。在這以前，由于乳膠的靈敏度不高，只能記錄下一些能量較小而電離較大的粒子的軌跡，對于一些能量較大而電離較小的粒子則往往被漏掉，減少了發現新粒子的機會。鮑威爾與其合作者提高了乳膠的靈敏度并增加了乳膠的厚度，使帶電粒子通過乳膠時產生電離，乳膠在顯影后呈現的黑色晶粒，就是帶電粒子通過乳膠時留下的徑跡。由于宇宙射線具有很大的能量，當它們進入大氣層時，與大氣層中的粒子發生碰撞，失去能量并產生次級宇宙射線。因此，他們把裝有感光照片的氣球放到高空中去記錄宇宙射線的徑跡。經過多次實驗，他們拍攝了大量的宇宙射線在不同高度穿過乳膠的底片，并對底片中粒子留下的軌跡進行了仔細的分析。

1947年10月，鮑威爾和他的合作者發表了“關于乳膠照相中慢介子軌跡的觀測報告”的論文，全面總結了他們的實驗結果，正式表明他們發現了新粒子，并命名其為π介子。同時，他們指出，π介子可以衰變為另一種介子（μ介子）和中微子。經過詳細的計算，得知π介子和μ介子的質量分別為電子質量的273倍和207倍。

科學發現

π介子的發現，開創了物理學的一個新的分支學科—粒子物理學，鮑威爾因此也被譽為粒子物理學之父。