塞西爾·弗蘭克·鮑威爾（英國(guó)物理學(xué)家，π介子的發(fā)現(xiàn)）

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(fā)展了用以研究核過(guò)程的照相乳膠記錄法并用此方法發(fā)現(xiàn)了π介子，獲得了1950年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

簡(jiǎn)介

塞西爾·弗蘭克·鮑威爾，生于英國(guó)肯特，卒于意大利考摩湖畔，是一位英國(guó)物理學(xué)家。因發(fā)展了用以研究核過(guò)程的照相乳膠記錄法并用此方法發(fā)現(xiàn)了π介子，獲得了1950年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。π介子的發(fā)現(xiàn)，開創(chuàng)了物理學(xué)的一個(gè)新的分支學(xué)科—粒子物理學(xué)，鮑威爾因此也被譽(yù)為粒子物理學(xué)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(xué)家愷撒·拉特斯（César Lattes）一起發(fā)表了關(guān)于使用照相技術(shù)發(fā)現(xiàn)π介子的論文。為此他于1950年被授予諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。后來(lái)證明π介子是湯川秀樹在1935年在他的核物理理論中預(yù)言過(guò)的一種亞原子粒子。1955年鮑威爾參加簽署了《羅素—愛(ài)因斯坦宣言》。

科學(xué)研究

當(dāng)不同能量的帶電粒子作用在乳膠底片上時(shí)，便在底片上產(chǎn)生了不同的潛影，從而記錄下粒子的運(yùn)行軌跡。根據(jù)這些徑跡，便可計(jì)算得出粒子的質(zhì)量、能量和粒子的性質(zhì)。1939-1945年間，鮑威爾發(fā)展了用感光照相乳膠來(lái)記錄宇宙射線徑跡的技術(shù)，使原子核攝影技術(shù)發(fā)展到了一個(gè)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(duì)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(fā)現(xiàn)新粒子的機(jī)會(huì)。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(guò)乳膠時(shí)產(chǎn)生電離，乳膠在顯影后呈現(xiàn)的黑色晶粒，就是帶電粒子通過(guò)乳膠時(shí)留下的徑跡。由于宇宙射線具有很大的能量，當(dāng)它們進(jìn)入大氣層時(shí)，與大氣層中的粒子發(fā)生碰撞，失去能量并產(chǎn)生次級(jí)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(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，他們拍攝了大量的宇宙射線在不同高度穿過(guò)乳膠的底片，并對(duì)底片中粒子留下的軌跡進(jìn)行了仔細(xì)的分析。

1947年10月，鮑威爾和他的合作者發(fā)表了“關(guān)于乳膠照相中慢介子軌跡的觀測(cè)報(bào)告”的論文，全面總結(jié)了他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，正式表明他們發(fā)現(xiàn)了新粒子，并命名其為π介子。同時(shí)，他們指出，π介子可以衰變?yōu)榱硪环N介子（μ介子）和中微子。經(jīng)過(guò)詳細(xì)的計(jì)算，得知π介子和μ介子的質(zhì)量分別為電子質(zhì)量的273倍和207倍。

科學(xué)發(fā)現(xiàn)

π介子的發(fā)現(xiàn)，開創(chuàng)了物理學(xué)的一個(gè)新的分支學(xué)科—粒子物理學(xué)，鮑威爾因此也被譽(yù)為粒子物理學(xué)之父。