中微子

贝特，佩尔斯

编者按

贝特和佩尔斯又一次描述了中微子令人困扰的一面。他们注意到，这种粒子从原子核中出现之后，似乎不可能引起任何可观测的电离过程。然而，中微子的存在仍需要实验的验证。他们提出的一个方法是，测量原子核在β衰变过程中的反冲能。尽管天然β衰变中的核反冲能量很小，但在人工衰变过程中这个能量可以大得多，比如13N核的衰变。如果中微子假说是正确的，那么各种衰变过程中的能量和动量缺失就是它存在的证据。尽管并不能通过这一方法最终证明中微子的存在，但他们的方法表明验证这点也并不是毫无希望的。ft　　英文

虽然核转变过程中发射出来的中微子似乎不可能给出任何可观测的电离效应[1]，但我们要指出的是，原则上用实验来判断它们是否存在还是可能的。ft　　英文

一个可能的实验是检验人工β衰变前后能量是否守恒。例如下列实验过程：

10B + α → 13N + 中子

13N → 13C + e+ + 中微子

我们完全可以假设，如果正电子是以最大可能的能量发射的，则中微子的动能将是零。这种情况下，根据能量守恒可以确定中微子的质量。为此，我们还必须知道10B、13C和中子*的质量亏损，α粒子和中子的动能以及发射正电子谱的上限。ft　　英文

判定中微子是否存在的第二种方法是观测β衰变中核的反冲能。用天然β衰变实际上是不可能实现这一目的的，因为反冲能量太小了，但是人工β衰变中所涉及的核要轻得多。如果不存在中微子，13N核发生蜕变时的反冲动能将是几百电子伏的量级。而如果确实存在中微子，则每个独立过程中都将出现与可观测到的能量亏损唯一相关的动量亏损。ft　　英文

除了我们以前文章中提到的核转变过程外，我们还认为核可能会捕获核外的一个轨道电子，从而原子序数减小1并发射出一个中微子。（与之对应的原子序数增加的过程是不可能的，因为不存在正电子。）这个过程进一步限制了稳定的相邻同量异位素之间，特别是质子与中子之间可能的质量差。如果氢原子是稳定的，则必须满足（对其质量而言）：

质子 + 电子 < 中子 + 中微子

ft　　英文

如果中微子的能量是相同的，则发生以上过程的概率小于只有发射的β衰变的概率。理由是以三次方形式出现的电子动量小了百倍。但即使多赋予电子105电子伏的能量，氢的寿命也仅为1010年，这似乎与实验事实相矛盾。因此，如果中微子并不比电子重的话，则中子至少应与质子同样重。ft　　英文

（沈乃澂　翻译；刘纯　审稿）

* 目前可以确定中子的质量，但远未达到所需的精确度。