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布莱克特和奥基亚利尼如何验证正电子的存在?

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问题更新日期:2025-12-15 11:43:07

问题描述

布莱克特和奥基亚利尼借助先进实验手段,严谨验证了正电子的存在,为物理
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布莱克特和奥基亚利尼借助先进实验手段,严谨验证了正电子的存在,为物理学发展贡献巨大。以下为详细介绍:

  1. 前期基础
    • 1932年卡尔·安德森在宇宙射线实验中利用云室首次发现正电子轨迹,但该发现未完全排除其他可能解释。布莱克特和奥基亚利尼受此启发,决心进一步验证正电子的存在。
  2. 改进云室实验
    • 采用双盖革计数器控制云室:他们将两个盖革计数器放置在云室上下,当宇宙射线中的粒子同时触发两个计数器时,云室会迅速膨胀并拍照记录粒子轨迹。这样能精准捕捉粒子经过云室的瞬间,大大提高了拍摄到有用轨迹的概率。
    • 引入铅板:在云室中插入一块铅板,当粒子穿过铅板时会损失能量,轨迹曲率会发生变化。通过分析粒子轨迹在铅板上下的曲率,可确定粒子的运动方向和能量变化情况。
  3. 实验结果分析
    • 轨迹特征:他们拍摄了大量宇宙射线粒子轨迹照片,经过仔细分析,发现部分轨迹具有与电子相反的弯曲方向。在已知磁场方向下,根据洛伦兹力公式,反向弯曲轨迹意味着粒子携带与电子相反的电荷,即正电荷。
    • 符合理论预期:这些正电荷粒子的质量与电子质量相近,且轨迹特征等各方面都与狄拉克理论所预言的正电子性质高度吻合。综合多方面证据,他们确定这些粒子就是正电子,从而有力地验证了正电子的存在。