实验18.中微子的发现

早在相对论之前,人们就发现了β衰变,后来进一步认证了β粒子就是电子!发现中子后,人们认为:β衰变的实质就是

中子衰变成质子+电子;....................(1)
或(在原子核内)质子衰变成中子+正电子.....(2)

我们只讨论(1).实验发现出射电子有动能.由相对论的质量能量关系,有

电子动能Q=(中子质量-质子质量)cc...........(3)

这是当时公认的相对论质量能量关系式,根据这个公式,由于右边中子质量,质子质量都是常量,光速c也是常量,因此Q值也应该是常量.但是实验明确表明:电子的动能Q是连续变化的!反复测量都是这个结果.

1930年,Pauli(泡利)提出:要满足衰变前后能量动量守恒及其它一些守恒条件,衰变产物除了质子及电子外,一定存在另一种还没有被发现的粒子,这就是后来发现的(电子性反)中微子.

实验19.激光致冷

设想在滑冰场上有一个质量很大的大胖子,闭上眼睛在滑冰,略去摩擦力.现给你很多小气球,允许你用这些小气秋砸这个大胖子,你能让他停下来吗?
应该可以,条件是:小气球要足够多,有很多人帮忙砸.

上世纪后期,高功率的激光器研制成功,人们利用激光器发出的密集的光子与原子对碰,成功地把原子停下来.美籍华人朱隶文就是由于这个工作(激光致冷)获得了1997年的诺贝尔奖.

激光致冷最简单的解释如下:设原子具有能量E,动量P运动,用一束光子与它对碰,由于能量动量守恒,(按相对论计算),总可以让这个原子停下来.

激光能致冷本身就是支持相对论的一个实验.另外,把原子停下来后,原子再发光时,频率十分单一,可以反过来测量发光原子的反冲,再一次验证相对论的能量动量守恒.

谢谢27楼peng_56 老师的补充,太好了!

我发帖子暂时告一段落,待想起来再发.希望吧友提供更多支持相对论的实验.另外对上面所有楼层中涉及的问题也请提出,大家一起讨论,共同把这项工作作好.

讨论时把心态放轻松些,这里不存在谁对,谁错,谁问,谁答的事情.应该是大家问，大家回答!共同把这个工作作好.

实验20.试金石http://tieba.baidu.com/f?kz=315914818

我认为这是最全面的实验验证.前些日子已经发过,不在重复了.详细见下面帖子.http://tieba.baidu.com/f?kz=315914818

到此为止20个实验已经发完.希望大家提供更多实验.也请大家在楼内展开讨论.

我将尽量抽时间回复进入本楼的吧友提出的问题.不一定能及时回复,但能作到尽量回复.
我不关心谁对谁错,只关心把有关概念搞清楚,把这个吧搞好.
我自己就有很多问题不清楚,希望与大家交换意见.因此,别以为我说的都对!千万别这样想.

回复32楼:
先来头一个，头一个实验证实了爱因斯坦提出的关于光子具有动量的假设，是否也证明了光速绝对不变？康普顿的实验是不是也是地球原地性来做的实验？ 
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光速绝对不变是没有办法证明的命题.现在如此,将来也不例外.

实验物理学家对理论的态度向来都是:在我设定的实验条件下,我的实验与你的理论不矛盾(或一致).

即使对库仑定律,甚至还可以加上两个同号正电荷这个条件,经过几百年时间的实验,目前也只能说:实验验证了作用力与距离平方成反比.即

..........F与(rr)成反比..............(1)

实验只能对几个具体的r验证(1)式是否成立.由于r可以连续取值,因此认为实验证明了库仑定律成立的说法与事实不符.

实验1.只验证了相对论的一个推论--用相对论力学处理两体碰撞问题时,在一个十分具体的参考系中,理论与实验符合.

其它是否正确?实验1的态度是:不肯定,也不否定.只强调:在实验设定的条件下,理论与实验一致.离开这个条件,不评论!

回复33楼:
设想有一个以光速飞行的宇宙飞船,我们能与它进行通讯吗?能或不能,为什么? 
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我真的不知道是能还是不能.例如我说能,你有办法判别我错吗!同样我说不能,你也不见得有办法判别我是错的.原因在于:

你的飞船总得有质量,因此速度不可能达到光速.

因此争论双方都没有办法用实验来判别对方为什么对或错.如果你的飞船速度小于光速,我就有办法判别:能或不能与你通信,谁对谁错.因为原则上我可以做实验.

回复40楼:运用牛顿力学处理的结论是怎样的？(康普顿效应)
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回复:康普顿效应本来意义是说明光量子具有能量(1905年爱因斯坦已经提出),动量(康普顿首先提出)的光子.

光子与电子的碰撞满足能量动量守恒.碰撞前电子的动量为零,能量就是电子的自能(mcc),碰撞后,电子的能量变大,动量也不为零.要整个过程满足能量动量守恒,光子的能量要减少,动量(如果正碰)也减少.(动量是矢量,只能在同一方向上才说它们的大小)无论你如何处理都必须满足上面的要求.

经典力学(牛顿力学)结论是光子速度变小..........(1)
相对论力学是:能量动量变小,光速不变............(2)

实验结果与(2)一致.

回复44楼:
 南澳洲老师理出的实验确实不少，其中第5，6，7不是在张元仲教授的《狭义相对论实验基础》一书中已经例举了么？在本巴讨论时，是被说成不可信的呀！ 
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实验5.由于实验误差比较大(主要是没有办法克服多普勒效应引起的光谱线展宽)可以说该实验与相对论不矛盾.
实验6.是80年代的一个CUSPEA试题,我的数据是从试题上得到的.
实验7.是绝大多数书的一个例子.我相信这个例子.我才来本吧一个月左右,以前发生过什么事,我不清楚.

我自己认为:这三个实验从不同方面支持了相对论!

回复47楼:
 请用相对论解释季灏教授的上海试验结论,以及电场与磁为何总是垂直、为何万有引力以及库仑力的分母皆为R^2（或R） 
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如果你有兴趣可以开楼专门讨论.由于我并不认识季灏教授,也不知道什么结论.我只能说:我对这类事情没兴趣.

61楼回复:我不理解17楼的试验怎么能证明惯性质量=引力质量? 
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回复:61楼本来是中子干涉实验,当两束中子在同一水平面时,后方的屏幕(仪器)上出现的的干涉条纹应该左右对称,与杨氏干涉条纹相同.

现在如果让两束中子在到达缝之前,一束在上,一束在下,则两束中子的动量不同,因而波长不同(波--粒二象性).这样在到达双缝之前应该有一个位相差,引起原来屏幕上的干涉条纹移动.测量出条纹移动的大小可以反过来推算出上下两束光子的波长差,由此可得动量差.应该说:这个动量差十分小.(与原来动量相比)

由能量守恒 上方光子动能-下方光子动能=mgH.....(1)

上式左边动能要用.....动能=(pp)/(2m),...m惯性质量
右边的m是引力质量.由(1)式可以得到
.........m(惯性)m(引力)=常数.................(2)
上式右边常数可由实验测量,左边的惯性质量用原来的实验值由此可以定出引力质量.

实验结果是:两者相等.

这是80年代CUSPEA试题.我按此试题改编成17楼的内容.

我觉得人家能把10年前的最新科研成果,改编成试题!这种做法很值得我们学习.就算这个结果不十分成熟,也许还有争议,这又有什么关系,总比我们只能考小球,长杆好得多.原因是:这是真正考察学生的能力!当然这就离题了,到此为止!

回复71楼:
因为我不赞成洛伦兹变换，所以最想知道的是：运用相对论力学处理这个问题时，是否应用了洛伦兹变换。 
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明着没有用洛伦兹变换,偷着用了!
原因在于:推导相对论力学时用了洛伦兹变换.

这是得到洛伦兹变换变换前后就已经解决的问题.不是相对论力学的事.这叫:铁路警察,一人管一段!

73楼回复:这个实验主要回复相对论中速度越大质量越大这个事实.至于相对论的速度叠加用别的实验回复更为方便.不见得一个实验把相对论什么问题都解决了.