Page 210 - 物质的绝对运动——相对论和量子力学的物理起源
P. 210
E E E E e v （10.87）
n
p
e
那么反电子中微子v 的表观质量（能量）是多少呢？由（10.83）式描写的原子核β衰变，最
e
初人们并不知道衰变产物中有中微子，认为β衰变只是原子核内部的一个中子衰变为一个质
子和一个电子。按照量子力学理论，衰变产生的电子应该具有固定的动能，但实验观察却发
现，电子具有 0~ΔEe-mix 一系列不同的动能（ΔEe-mix 是电子的最大动能）。为了解释这一现象，
泡利认为必然还有一种未知的中性粒子也参与了β衰变，即所谓中微子。后来确认是反电子
中微子v 。根据泡利的观点，反电子中微子v 携带了β衰变释放的部分能量，导致了电子动
e
e
能的连续谱。设β衰变释放的衰变能为ΔE，这个能量由质子、电子和反电子中微子携带，即
ΔE 等于三个粒子的动能之和
E E E E v e k （10.88）
k
e
p
k
设质子的动能 Epk 是固定的，电子的动能 Eek 的取值范围是 0≤Eek≤ΔEe-mix，则反电子中微子
的动能的取值范围也应该是 0≤ E ≤ΔEe-mix，也就是说电子和反电子中微子的动能之和为
v e k
一固定值，即
E E E
v e k e k - e mix
当 Eek=0 时， E =ΔEe-mix，当 Eek=ΔEe-mix 时， E =0。这里的 E 可能就是反电子中微子的
v e k v e k v e k
表观能量。由此可见，反电子中微子的能量包括非线性能量 E 和表观能量 E ，前者是
e v v e k
不可观测的，后者是可观测的。当 E =0 时，反电子中微子仅有非线性能量 E ，这样的
v e k e v
中微子可能是完全不可观测的。
许多粒子都可以通过弱相互作用衰变而产生中微子，例如
e ν e v （10.89）
v （10.90）
K v （10.91）
衰变产生的中微子不仅携带了一部分衰变能，而且携带了一部分非线性能量，从而确保了衰
变过程当中的表观能量守恒和非线性能量守恒。
除了非线性粒子可以发生衰变之外，线性粒子如光子似乎也可以发生衰变，当然，光子
的衰变不可能是弱相互作用衰变，因为光子不参与弱相互作用。实验观察表明，一个能量足
够高的γ光子可以衰变为一个正电子和一个负电子，即
e e （10.92）
这是一个线性粒子（光子）转变成两个非线性粒子（正、负电子）的过程。由于光子的非线
性质量为零，不可能提供正负电子所需的非线性质量，所以γ光子的衰变不会自动发生。实
际观察到的衰变过程是，只有当γ光子在原子核附近经过时，才有可能衰变为正负电子，这
个过程可写成
A A e e （10.93）
A 代表原子核。在这个过程中，原子核 A 可能提供了正负电子所需的非线性能量，而且原
子核提供的非线性能量δE 等于电子的内禀非线性能量的两倍，即
E 2 E e 2 . 0 374 MeV . 0 748 MeV
206
