但是實驗家們無法做到萬眾一心。貝特聆聽了在慕尼黑舉行的密立根「初誕生」理論演說，但在他看來演說「很明顯毫無意義」。[1]他認為布魯諾·羅西使用蓋革電離計數器進行的新實驗前景更佳。貝特應羅西之邀來到佛羅倫薩，兩人就宇宙射線物理學近年來的實驗和理論發展情況進行了探討。[2]
1932年末，貝特在圖賓根找到了工作。同德國其他地區一樣，在這座城市中納粹黨人開始越來越頻繁地遊行、集會、示威，以擴大勢力。次年4月，《納粹公務員法》（Nazi Civil Service Laws）等法律法規開始實施，剝奪了猶太人擔任政府工作的權利。不久後貝特決定移居國外，到英國曼徹斯特大學任職。[3]
來到英國後，貝特時常到劍橋大學參加每月一次的物理研討會，參會的物理學家還包括布萊克特、約翰·考克饒夫（John D.Cockcroft）、魯道夫·皮爾斯（Rudolf Peierls）和W.海特勒（W.Heitler）等。[4]正是在這一系列的探討中，海特勒展示了自己的研究成果，他首次利用了狄拉克電子對的有效截面，停止了物質中的快粒子。[5]令人驚訝的是，海特勒發現，隨著能量的增加截面呈對數型增加。這樣的變化不應被忽視，否則考慮到能量的不斷增長，相互作用的可能性將成為無限大。在給玻爾的信中，海特勒這樣寫道：「這很自然地說明了，對極高的能量而言這一理論是錯誤的。」[6]
實驗方面的證偽結果也對理論產生了威脅。海特勒使用其研究結果計算了單位厘米內的能量損失，之後他又稱：
理論貌似與實驗並不一致。另一方面，能量大於137mc2時，我們就無法期待理論能給出正確結果。這是因為能量波長小於經典電子半徑e2/mc2，而且狄拉克的波動方程大概也不再適用了。[7]
海特勒的論證意味著：「經典電子半徑」被定義為球半徑r0，球表面所帶電荷為e，因此電場中存儲的能量E等於靜止電子的能量，即mc2。若電子所帶能量多於137mc2，則德布羅意波長小於r0，如此一來，同任何人都能做出的合理期望相比，需要更多的理論支持。
聽取了海特勒令人沮喪的口頭介紹之後，貝特開始懷疑，宇宙射線實驗中的能量損失分歧與增大的截面是否都能通過這一點進行解釋：內部電子會對原子電磁場造成屏蔽效應。[8]也就是說，環繞原子核旋轉的電子可能會對原子核正電荷進行有效補償，使經過的帶電粒子與「裸露」的原子核間發生相互作用的可能性降低。1934年2月底，貝特和海特勒共同提交了帶電粒子穿過物質時能量損失的計算結果，其中包括屏蔽效應和電子對產生時的情況。[9]他們的一階運算避免了高階無窮結果的出現。這一運算是典型的一階的、相對論性的正確近似計算，具有20世紀40年代末理查德·費曼（Richard Feynman）、朱利安·施溫格（Julian Schwinger）和弗裡曼·戴森（Freeman Dyson）重構前的量子電動力學特徵。
貝特和海特勒的兩種計算表達對應著兩種可能的過程（見圖3.7）。通過與貝特之前的研究結果加以對比，兩人說明了「初始能量較高時輻射造成的能量損失理論值過大，不可能與安德森的實驗相容」。[10]如同海特勒之前所推論的那樣，貝特和海特勒觀察到電子的波長不可能小於經典電子半徑，由此試圖說明量子論極限的合理性：
圖3.7 電子自電勢中散射出來並輻射出光子的兩種形式。電子和原子間交換的γ射線象徵著與電勢和原子電子間的相互作用。可能是電子首先作用於原子，而後輻射出光子，或者電子首先進行輻射，而後再與原子產生相互作用。這兩種表達對量子力學計算起到了幫助性作用。
普通量子力學將電子視為點電荷，在這樣的情況下我們無法期待這一理論還能適用。快電子的能量損失情況確實證明了這一觀點，因此它也是量子力學因為原子核以外的現象出現明顯瓦解的首個範例，這一點十分有趣。我們認為，對量子電動力學的構建而言，快電子的輻射將成為最直接的試驗方式之一。[11]
1934年10月，英國倫敦和劍橋舉行了一次國際會議，宇宙射線是會上討論的重點議題。與會的物理學家包括原子構建假說的擁護者密立根、鮑恩、內爾，以及雖然已離開密立根陣營但仍繼續尋求對宇宙射線吸收係數和能量進行測量的安德森和尼德美爾。出席會議的還有貝特，他主張全盤使用量子論對宇宙射線吸收這一物理現象進行探討。對微粒宇宙射線研究進行過最大幅度推進的羅西也出席了會議。
在倫敦的會議上，安德森和尼德美爾將他們的實驗結果同新的量子計算，而非密立根的原子構建理論進行了比較。在會前不久，在投稿給《物理評論》的文章摘要中他們曾這樣斷言：
宇宙射線電子經過鉛板或碳板後產生的次級電子的能量測量值……說明在實驗不確定度範圍內，次級負電子（電子）的能量分配與卡爾森和奧本海默給出的理論截面計算出的分配是一致的。[12]
即便是這一大幅度的契合也未能持續長久。安德森和尼德美爾在倫敦會上鞏固了他們的結論，由此最先對量子電動力學在之後數年遭遇的眾多理論危機起到了促進作用。兩人認為，「上述的（吸收）數據證明了較大的輻射損失的存在，也是能量範圍100兆電子伏特以上的理論公式崩塌的強有力證據。」[13]但是，安德森私下向貝特表示出了他對理論與實驗間一致性問題更具調和性的判斷。在1935年6月7日寫給貝特的信中，安德森這樣評價了他與尼德美爾的實驗：
到目前為止仍不完善、不夠精確，對理論公式之正確性的支撐證據也並不多。對於100兆電子伏特以下的電子能量而言，理論和實驗間並無嚴重衝突，但是對於更高的能量值而言，公式得出的吸收值就過高了。[14]
在做出這一評論的時期，唯一可用的公式並未考慮到內部電子產生的核屏蔽問題。在會後添加的補充說明中，安德森和尼德美爾發現，即便是貝特-海特勒理論（囊括了屏蔽效應）也預測稱輻射損失「太大以至於無法與我們的實驗數據相符，雖然迄今為止數據中測量準確的情況較少，但仍無法獲得滿意的對比結果」。[15]
這次會議集合了多個實驗小組和多位感興趣的理論家，因此不同的小組間不得不面對並接受彼此的研究結果。理論家們再也無法期待安德森的數據會同量子電動力學理論達成一致。實驗家們發現，若再將穿透射線認作是電子，則將會與理論間出現矛盾。與此相反，他們的壓力在於對這一點的證實：穿透粒子是質子而非電子。質子質量較大，在磁場中傾斜度較小，因此會與高能電子十分相似。這是E.J.威廉姆斯得出的結論，貝特和康普頓也持同樣態度。[16]
但是，安德森和尼德美爾提醒在場的人們質子假說同另兩個結論也是相互衝突的：首先，假設初始宇宙射線由質子構成，那麼在計算次級電子能量分佈時，計算出的分佈與測量情況是不一致的。其次，若初始射線是質子，其中部分質子在水平方向上穿透大氣層後，應該降落在海平面高度，能量也會減至較小的值。而且，在高能條件下很難對正電子和質子進行辨識，在低能量條件下它們的特殊寬軌會使辨識變得更為容易。因此，低能質子重要數據的任何缺失貌似都會引起對質子假說的更多反對意見。
這一難題的解決並不容易。正如安德森和尼德美爾所闡明的一樣，實驗與理論處於衝突狀態：
以上的考量具有統計屬性，有必要收集更多的數據。這樣的考量傾向於支持這一觀點：絕大多數的海平面高能宇宙射線粒子具有電子質量。若未來有更多的數據可以證明這一觀點的正確性，那麼當下的電子引發輻射損失理論很明顯不適用於極高能量範圍。[17]
兩人的言論為量子電動力學的命運畫上了句號。
但從現在的觀點來看，可以說安德森對μ介子的存在已經有了短短一瞥。畢竟安德森和尼德美爾已然說明了輻射組成成分不可能是電子，因為這與理論相違背，也不可能是質子，這與實驗相違背。但是，若我們不忠實於這些當時人們認為是合理的可選解釋，我們對實驗如何結束的討論就意義全無了。當時可選的解釋其實只有兩種：一是量子力學是正確的，該粒子是質子；二是量子力學不正確，那些粒子是電子。前一種可能性貌似已經被排除了。但是沒有人提出粒子可能是一種新的粒子。量子電動力學接受了高能條件下的試驗。[18]結果以失敗告終。
聽取了安德森和尼德美爾在討論會上的意見後，貝特立刻認定了這些實驗對於貝特-海特勒理論而言並不是好兆頭。在會後的討論階段，他給出了這樣的讚揚之辭：
對於理論物理學而言，安德森和尼德美爾的宇宙射線電子穿透鉛板實驗具有極大的價值。他們說明了在108伏特左右的能量範圍內，大部分的電子能量損失是由（γ）射線而非碰撞引起的。因此，就超出這一範圍的能量而言，量子論明顯是錯誤的。[19]
貝特總結稱，未來的實驗將有必要主要集中在確定量子論出現明顯失效時的準確的能量值分界點。
貝特對量子論看法的改變引起了德國人的重視，魏茨澤克、海森堡和其他物理學家也繼續著對宇宙射線的相關研究。1934年12月，魏茨澤克向貝特進行了質詢：
您現在真的相信E>137mc2這個輻射公式嗎？就這一點而言，我覺得安德森在倫敦所做的報告並不是很清晰，但是您曾與他本人進行過交流。在此期間，您發表了一篇評論，從中看來您現在貌似主張（對貝特-海特勒理論）進行計算。但是我不能確定這樣的逆轉是部分性的還是全局性的。[20]
對於貝特而言，想要承認量子電動力學已然崩壞肯定並不容易。在他看來貝特-海特勒理論是一次巨大的成功，這正是因為它避開了多位物理學家更具「哲學性」的反對意見，這些意見是源於較能量損失測量而言實際性更低的問題。尤其是奧本海默，在得出能量損失具體測量值之前他就對理論表現出了擔憂。1932年正電子被發現之後，許多理論家對狄拉克理論進行了再次檢驗，對其給出的解答給予了比以往更為嚴肅的對待。1933年春，玻爾在加州理工學院進行了演講，並同奧本海默一起就電子對的產生相關問題進行了探討。[21]在演講之後，奧本海默曾在筆記中記載稱自己在研究量子電動力學，在當年10月給其弟弗蘭克·奧本海默（Frank Oppenheimer）的信中，也表示過自己仍在繼續著這一研究。[22]
在1933年秋天，奧本海默確定狄拉克理論具有重大缺陷。他在給喬治·烏倫貝克的信中寫道：「我認為，在應用於電子半徑數量級的波長時，輻射理論方法給出的結論完全是錯的。」[23]正如1934年6月對其弟透露的那樣，奧本海默對物理學已經不抱希望了：
你一定也知道，中微子一直陰魂不散，哥本哈根的同僚違背一切證據、確信宇宙射線構成物是質子，玻恩提出了完全不可量化場論，還有正電子發射方面的難題，人們根本無法精確計算出任何數值，理論物理學現在真是糟透了。[24]
奧本海默對量子論的現狀陷入了深深的悲觀中，安德森在倫敦會上展示研究結果之前即是如此。1934年11月，安德森展示了這些最終數據後，奧本海默以《高能射線吸收公式是否正確？》為題向《物理評論》投稿。[25]針對文章題目中的問題，他本人給出了響亮的否定答案。他強調這一問題具有雙重性：首先，貝特-海特勒理論預言出了能量雲室電離作用的增強，安德森、尼德美爾和保羅·昆茨（Paul Kunze）並未觀察到這一現象；其次，安德森和尼德美爾測出的比能損耗貌似也過低，無法與該理論相容。於是奧本海默認為，「承認公式是錯誤的，或者將穿透效果歸因於其他某種可吸收性較低的射線構成成分，在此之後才有可能對宇宙射線的強穿透性質進行公正的評價」。[26]因此，從理論上奧本海默對發散問題等保持著根本性的反對意見。此後，安德森的穿透研究結果公佈時，奧本海默將其用為證明該理論本質不健全的進一步證據。
奧本海默總結稱，這些公式無法適用於高能情況，後來他又試圖解釋這一不適用的原因，並給出了基於經典洛倫茲電子理論的論證過程。假設電子是電荷在球體中的球面對稱分佈，經典電子半徑為r0=e2/mc2，則只要我們將輻射視為電子的反作用力（v=球體速度），就可以通過F=ma可以得知電子的正確運動：
根據洛倫茲理論我們求出r0，即距離的時間性能量守恆，然後可以確定Frad的值。換言之，T約等於r0/c，其中c為光速，T表示球面一點輻射出的射線穿過球體、到達球面另一邊的時間。實質上，球面對自身電場的反作用力使得球體表現出了附加質量；這一力所做的功在量上同球面輻射釋放的能量是相等的。若球體釋放的功率為P（t），則
由經典電磁學可知
則由式3.11可輕易得出
為了明確地運用經典電子理論，該項和高次項必須較小。大概而言
，則由上式可以得出
高階導數項也受到類似的限制。電子運動頻率高於（c/r0）時很明顯違反了上式中的情況。在量子論條件下，波長小於康普頓電子波長mc2/hc的頻率是危險的頻率。基於魏茨澤克和威廉姆斯改進後的能量損失理論的影響，傅裡葉對拋射體電場進行了分解，檢測了各個成分對原子電子的影響作用。若分解的大部分在於臨界頻率之上的頻率，那麼奧本海默預見的是災難。
實際上，上文探討的一般性魏茨澤克-威廉姆斯理論說明了這樣的高頻率並不重要。奧本海默的執念只是表達出了他對量子論必將面臨危機的強烈預感。他所尋找的是失敗的跡象。如果觀察得足夠仔細，你幾乎什麼都可以發現，果然奧本海默援引了玻恩最近提出的另一種電動力學觀點，觀點認為可能確實存在一種很大的高頻構成部分。[27]奧本海默認為這就是量子電動力學的墳墓。
奧本海默將自己對高能量子論正確性的高度懷疑態度告知了他的學生羅伯特·賽培爾（Robert Serber）和溫德文·弗裡（Wendell Furry）等。弗裡和J.F.卡爾森重新計算了不同能量光子產生電子對的數量，而後斷言在低能條件下他們的實驗結論同鈹實驗（產生了約5兆電子伏特的γ射線）獲得了較佳的一致性。但是：
對於2000萬伏特以上的能量而言，預測的電子對產生數量甚至要多於奧本海默和普萊賽特所計算的數量，因此就更加無法與實驗結果相符。貌似這樣的不一致性同量子電動力學具有的根本缺陷之間具有聯繫。[28]
總而言之，量子電動力學在各個方面均陷入了困境之中。由於該理論即將傾覆，可以證明其缺陷的證據更是比比皆是。奧本海默援引了玻恩的量子電動力學觀點來說明該理論將如何傾覆。貝特發現，安德森的穿透射線觀點正是對量子論的致命一擊。在一段時間裡，鑒於新的實驗結果和發射的難題，弗裡、卡爾森和洛塔爾·諾德海姆（Lothar Nordheim）也認定量子論必將在高能領域收穫失敗的結局。海森堡相信物理學中包括一種基本長度，因此他也摒棄了量子論。但是，無論物理學家們採取的是哪一種路線，新的實驗結果都展示出了一個從未如此嚴峻的抉擇：量子電動力學，抑或可吸收性比電子低的電離輻射。至少在當時而言，對這些問題感興趣的物理學家們都選擇了量子電動力學在高能條件下的覆滅。在給威廉姆斯的信中，玻爾寫道：「我越發相信實驗結果暗示了電子理論一種新的、基礎的可能性，由此有充分的理由相信，經典理論的局限性會為其讓位，但是新的跡象並未能給出什麼指引。」[29]一種全新的理論貌似才是當下所需。
註釋
[1] Bethe，interview，11 December 1980.
[2] Bethe，interview，11 December 1980.
[3] Bernstein，Bethe（1980），38.有關20世紀30年代核物理學家的移民情況，參見Stuewer，「New World，」BerWissenschaftsgesch 7（1984）：23-24.
[4] Bethe，interview，11 December 1980.
[5] Heitler，「Stossen，」Z.Phys.84（1933）：145-167；Heitler and Sauter，「Stopping，」Nature 132（1933）：892.在海特勒的工作之前，貝特僅考慮了兩個制動過程：電離/激發和核散射。隨著入射能量不斷增加，這兩種過程不大可能會出現。
[6] Heitler to Bohr，16 October 1933.BSC，file 20.3.
[7] Heitler and Sauter，「Stopping，」Nature 132（1933）：892.
[8] Bethe，interview，11 December 1980.貝特認為，更弱的（經篩選的）核電場會使入射粒子輻射少於預計——粒子因此可以進而穿透物質。
[9] Bethe and Heitler，「Stopping and Creation，」Proc.R.Soc.London，Ser.A 146（1934）：83-112.
[10] Bethe and Heitler，「Stopping and Creation，」Proc.R.Soc.London，Ser.A 146（1934）：103.
[11] Bethe and Heitler，「Stopping and Creation，」Proc.R.Soc.London，Ser.A 146（1934）：104-105.
[12] Anderson and Neddermeyer，「Energy-Loss，」Phys.Rev.46（1934）：325.
[13] Anderson and Neddermeyer，「Fundamental Processes，」Nuclear Physics（1935），181.
[14] Anderson to Bethe，7 June 1935，BC，box 3.
[15] Anderson and Neddermeyer，「Fundamental Processes，」Nuclear Physics（1935），181.
[16] Williams，「Nature of Particles，」Phys.Rev.45（1934）：729-730；Compton and Bethe，「Composition，」Nature 134（1934）：734-735.
[17] Anderson and Neddermeyer，「Fundamental Processes」Nuclear Physics（1935），182.
[18] 在低能量時，查德威克、布萊克特和奧基亞利尼的結果以及安德森的早期結果被安德森視為「結合以表明奧本海默和普萊賽特以及海特勒和索特在詮釋所獲得的2.6 MeV.光子能量結果的過程中發展的狄拉克理論的成功」。參見Anderson and Neddermeyer，「Fundamental Processes，」Nuclear Physics（1935），183.安德森與密立根一起寫的早期論文中，他們評論了布萊克特和奧基亞利尼的著作，並支持密立根關於核正電子和電子哧射的初誕生理論。參見Anderson，Millikan，Neddermeyer，and Pickering，「Mechanism，」Phys.Rev.45（1934）：352-363.
[19] 討論參見Nuclear Physics（1935），250.
[20] Weizsacker to Bethe，5 December 1934，BC，box3.貝特的「逆向理論」是這樣的：會議後不久，他和康普頓總結：假如宇宙射線明顯包含有質子，那麼緯度效應、東西效應和穿透粒子全部都可以得到解釋，因而量子電動力學也可得到證明。參見Comptom and Bethe，「Composition，」Nature 134（1934）：734-735.
[21] Smith and Weiner，Oppenheimer（1980），161.
[22] Oppenheimer to Bohr，14 June 1933，in Smith and Weiner，Oppenheimer（1980），161-162.Oppenheimer to F.Oppenheimer，October 1933，in Smith and Weiner，Oppnheimer（1980），164.
[23] Oppenheimer to Uhlenbeck，fall 1933，in Smith and Weiner，Oppenheimer（1980），167-168.
[24] Oppenheimer to F.Oppenheimer，4 June 1934，in Smith and Weiner，Oppenheimer（1980），181.
[25] Oppenheimer，「Formulae，」Phys.Rev.47（1935）：44-52.
[26] Oppenheimer，「Formulae，」Phys.Rev.47（1935）：45.有關輻射衰減的更完整的探討，參見Jackson（1975），chap.17.
[27] Born，「Quantum Theory，」Proc.R.Soc.London，Ser.A 143（1934）：410-437.
[28] Furry and Carlson，「Production，」Phys.Rev.45（1934）：137.
[29] Bohr to Williams，11 February 1935，BSC，file 26.4.