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信仰的擴展

亞琛電子對加爾加梅勒團隊研究優先順序的影響是立竿見影的。在1973年1月之前,致力於中性流研究的小組一直占主導地位。單電子研究的一個優勢是可以在沒有針對各種其他物理影響而進行的日常掃瞄的干擾下進行。避免了令人痛苦的背景中微子分析並巧妙地處理了關於隱藏的強子內部的全部假設。電子研究的成功進而在更廣泛的實驗領域使人們對中性流感到興奮。

當繆塞從美國歸來時,原來對於將主要資源投入到中性流研究上的猶豫不決開始逐漸消散。憑借數目不斷增加的不含μ介子的強子事件,在一定程度上開始形成新的觀點。更為直接的是,這一轉變是受到發現亞琛電子的影響。隨著來自強子與輕子領域的證據越來越多,魯塞——作為重液氣泡室研究組的負責人,也因此負責了歐洲核子中心的加爾加梅勒項目,要求質子同步加速器有更長的運轉時間;他可以將團隊在中性流調查研究過程中積累的信心作為武器:「在加爾加梅勒對強子中性流的研究中顯示出數目相當可觀的可能發生的強子事件。這些事件一定要與中子背景加以區別。由兩到三個因素引起的數據激增會增加實驗成果的重要性。」此外,魯塞主張可能會呈現更多的輕子中性流,如果該團隊能夠同意讓加速器再多運行兩到三周。[1]

到1973年3月中旬,拉加裡格與魯塞已經在這項研究上傾盡全力。中性流現在已經站在萬眾矚目的中央。每天都產生更多的經過處理的數據,因此研究小組很快地就有了足夠的數據去要求中性流備選要比以前的能量更加充沛,除了更多假定的中子事件(見圖4.26)。歐洲核子中心以及奧賽研究組在1973年3月19日完成對先前數據磁帶的重新分析。[2]奧賽研究組單獨成立一個小組進行獨立的核查。兩個研究組意見達成一致:對於中微子來說,中性流事件與荷電流事件的比率是0.24;而對於反中微子來說則是0.44。[3]對此,他們發表評論道,「這與溫伯格的模型完美兼容,但仍存在一個糾纏不清的問題:背景能夠解釋數目嗎」?

圖4.26 R=NC/CC。1973年3月的數據。截至當天,加爾加梅勒團隊有足夠的數據去根據室內的位置在數據精簡後計算出NC/CC比率,不包括能量小於1 GeV的事件。從其他方面考慮,眾所周知產生於荷電流事件的中子通常僅攜帶一小部分中微子的能量,一般是小於1 GeV。來自粒子束的主要中微子(以及真實的中性粒事件中),要含有的能量要遠大於1 GeV。來源:Musset(for Orsay and CERN groups),「Hadronic Neutral Currents,」CERN-TCL,19 March 1973.

繆塞就細緻研究每個中性流備選所要求的大量工作提出尋求幫助,在兩天後的歐洲核子中心協同會議上要求就此問題進行討論。從米蘭抵達倫敦的掃瞄小組負責事件類型的挑選、分類以及測量。技術人員準備適用圖片的巨大放大版,這樣整個研究組都可以判斷它們的正確性。物理學家聚集在每張照片周圍,就合適的分析展開爭論。

這些會議的記錄中包含很長的類似判斷的清單(見圖4.27):「錯誤:可能是μ介子」——這張圖片不再是備選,因為其中的「強子」軌跡之一可能實際上是一個停止的μ介子。「正確:一個急需測量的軌跡」——如果該事件無法正確地測量,從中得出的結論會是不可靠的。「錯誤:宇宙射線」,「錯誤:進入軌道」——如果除μ介子以外的粒子進入室內,可能預示著荷電流事件發生於牆體內,釋放出中子或者其他危險粒子。「錯誤:外部基準體積」——如果軌跡不在室內的最佳位置,測量結果是不可靠的。「錯誤:可能發生μ介子扭結」——帶有扭結的μ介子軌跡事實上可能是介子。[4]這些論據一條一條地向前推進。在這需要測量數據、電腦分析以及豐富的經驗來做出判斷:有時將圖片高舉在面前凝視它,可能會在運行軌跡中發現扭結,但如果僅是從旁邊瞥一眼的話,很可能會認為是位於軌跡下面。

類似這樣的討論,在米蘭大學、歐洲核子中心、奧賽,以及遍佈歐洲的其他實驗中都曾發生過。1973年4月,該協作團隊已經放棄了為中性流進程找到上限這個問題。問題隨著信心的增加而更加具體。中性流與荷電流的比率是多少?在單電子研究中意見也達成了一致。1973年3月召開的一次會議的會議記錄以宣告「一般協定開始,規定關於電子研究與發現相關事件的論文應盡快發表」。[5]

圖4.27 歐洲核子中心逐個事件分析,1973年4月。典型匯總表掃瞄件。加爾加梅勒物理學家聚集在一起評估每個中性流備選並針對事件的分類規範標準。來源:Musset,「List of NC Events,」CERN-TCL,17 April 1973.


註釋

[1] Rousset,memorandum to Cresti,CERN-TCL,19 February 1973.

[2] Musset,「Hadronic Neutral Currents,」CERN-TCL,19 March 1973.

[3] Musset,「Hadronic Neutral Currents,」CERN-TCL,19 March 1973.

[4] Musset,「List of NC Events,」CERN-TCL,17 April 1973.

[5] Cundy,「Minutes of 21 March,」CERN-TCL,26 March 1973.