有关正电子的新证据

詹姆斯·查德威克等

编者按

在这篇文章中，詹姆斯·查德威克、帕特里克·布莱克特和朱塞佩·奥基亚利尼证实了一种带正电的粒子的存在，它是电子的反粒子，这种粒子是卡尔·安德森在云室实验中首先发现的。查德威克和同事把一小块钋和铍放在云室外面靠近云室内铅靶的地方。钋发射的α粒子从铍中激发出中子或γ射线，随后又使铅发射出粒子。这些粒子在云室中留下的径迹显示出了一个带正电的电子所具有的性质。更多的实验表明这种未知粒子的质量和电子相同，但带正电。后来它们被命名为正电子，是人们发现的第一种反物质。ft　　英文

安德森[1]以及布莱克特与奥基亚利尼[2]利用贯穿辐射在膨胀云室中产生的效应有力地证明了正电子的存在——一种与电子质量大致相等但带有正电荷的粒子。ft　　英文

人们在中子穿过物质时观察到的一些现象以及居里和约里奥[3]在膨胀云室中观察到反向电子径迹的实验使我们想到，正电子可能是在中子与物质发生相互作用时产生的，而且我们最近得到了可以用这种想法来解释的实验证据。ft　　英文

将装有钋放射源和铍金属片的密封容器放在靠近膨胀云室外壁的地方。在云室的内壁上固定一个面积为2.5 cm见方，厚2 mm的铅靶。这个铅靶会受到从铍中辐射出的一种由中子和γ射线组成的射线的照射。膨胀时的照片是利用立体像对照相机拍摄的。在膨胀过程中给云室外加一个磁场，强度通常为800高斯。ft　　英文

从弯曲方向来看，照片上记录的大多数径迹明显是由负电子产生的，但在实验中多次发现，有一些径迹的一端位于铅靶或铅靶附近并且向相反方向弯曲。之所以会出现这种现象，或许是因为产生这些径迹的粒子带正电荷，又或许是因为产生于云室远端的负电子在磁场作用下发生偏转，从而使它们的径迹最终在铅靶处结束。对该结果的统计分析支持了径迹始于铅靶的观点，所以产生该径迹的粒子是带正电的。ft　　英文

我们通过在膨胀云室中横放一块金属板以阻挡粒子路径的方法得到了支持这个假说的有力证据。虽然到目前为止，我们仅得到了几张效果较好的照片，照片上有一条明显弯曲的径迹穿过金属板，并且整条路径都比较清晰，但上述实验结果清清楚楚地说明这些粒子产生于铅靶或铅靶附近，因而带正电。在使用0.25 mm厚的铜板进行的一次实验中，我们在有铅靶的那一侧发现径迹出现弯曲，相应的H000值为12,700；而在铜板的另一侧，相应的值为H000=10,000。这表明粒子从靶出发穿过铜板时，在铜板内损失了一部分能量。在穿过铜板前后粒子H000值的变化与类似情况下负电子产生的结果大致相等。这种粒子的致电离能力也与负电子大致相同。以上实验结果都说明认为这种带正电的粒子与负电子质量相同且电荷数相同的假说是成立的。ft　　英文

我们现在还不清楚这些正电子是怎么产生的，也不知道它们是在铍发射的中子还是在随之发射的γ辐射的作用下产生的。希望正在进行的后续实验能够解决这一问题。ft　　英文

感谢吉尔伯特先生在实验中给予我们的帮助。ft　　英文

（王锋　翻译；李军刚　审稿）