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(这是Sheldon的第23篇漫画,所有图片大约2.8MB。)

大自然对左和右的事情有自己的看法。

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在大自然中,
很多东西像螺丝一样,
需要区分左右手,
这叫做手征性

比如,
生命的遗传物质,
DNA分子绝大多数都是右旋的,
只有极个别情况下才会左旋

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在基本粒子也一样。
它们既会转又会跑,
因此也能区分左右手。

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物理学家发现,
尽管基本粒子能区分左右手,
但大自然对左右手粒子一视同仁,
不像对待DNA那样有偏心眼。
这在生活中对应的是镜像对称性

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假设存在一个物理过程,
你把它放在镜子面前一照,
它的镜像过程也存在于自然界中,
那么物理学家就会说,
这种过程是镜像对称的。
(即宇称守恒

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曾经,
物理学家天真地以为,
所有物理过程都是镜像对称的,
直到两个年轻中国人出手了。

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20世纪40年代,
李政道和杨振宁来到美国,
开始在芝加哥大学攻读博士。

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杨振宁一开始打算研究实验物理,
结果实验过程总是不太顺利。
他的同学戏称:
哪里有Yang(杨振宁),
哪里就有Bang(爆炸)。

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后来,
杨振宁找到了泰勒教授,
打算跟他学习理论物理学。
泰勒当场考了他一道题,
结果杨振宁顺利答了出来,
从此开启了理论物理之旅。

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李政道的导师是费米教授。
费米建造了世界上第一个核反应堆。
他被公认为是世界上最后一个
既懂实验又懂理论的物理学家。

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李政道跟费米学习理论。
尽管他已经很聪明了,
但费米对他的要求并没有放宽。

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经过两位名师的严格训练,
李政道和杨振宁逐渐成长为
那个时代的顶级理论物理学家,
开始向物理学难题发起挑战。

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那个时候,
人们已经知道,
宇宙中存在四种基本相互作用

引力和电磁相互作用
都是镜像对称的。

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于是,
大家普遍认为,
强相互作用弱相互作用
也是镜像对称的。

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然而,
李政道和杨振宁发现,
尽管人人都这么说,
但从来没有一个物理实验,
能够证明弱相互作用是镜像对称的。

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并且,
当时有一种粒子,
在参与弱相互作用时,
行为非常诡异,
似乎预示着镜像不再对称了。

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于是,
他们在1956年时,
大胆地提出,
弱相互作用可能不对称。
他们推荐了几个实验方案,
建议大家赶紧做实验研究一下。

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听到这个消息后,
物理学家费曼连忙跟人打了个赌,
赌50美元镜像不可能不对称。

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然而,
费曼很快就认输了。

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因为李和杨的好朋友,
实验物理学家吴健雄
按照那篇论文的方法做了一个实验。

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钴-60原子会通过弱相互作用,
释放β射线。

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吴健雄把温度降得很低,
给装有钴-60的容器抽了真空,
又加上了外磁场
让大部分钴-60原子,
绕着同一个方向转圈。

这时她发现,
大部分β射线都是朝下发出的。

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如果把磁场方向反过来,
钴-60原子就会反着转,
这就相当于给它照镜子

这时吴健雄应该会发现,
大部分β射线都是朝上发出的。

也就是说,
这个过程真的不对称!!!

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吴健雄的实验让费曼输了50美元,
也让李和杨赢得了1957年的
诺贝尔物理学奖。

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后来人们才知道,
弱相互作用之所以破坏对称性,
是因为其中的中介粒子搞事时,
总是跟左手粒子搞在一起,
从来不搭理右手粒子。

并且,
只参与弱相互作用的中微子
干脆就没有右手粒子

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对白:牛猫
美指:牛猫
绘制:赏鉴
排版:胡豆

本文已发表于科学+

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3 Responses to “漫画 | 杨振宁和李政道是如何获得诺贝尔奖的?”

  1. 啦啦啦说道:

    好生动,谢谢作者的漫画

  2. 匿名说道:

    手性!到现在还困扰着我。

  3. 匿名说道:

    往下一曾研究还可以拿一次诺贝尔奖