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《物理评论》前125年的论文

        没有完整的周年纪念名单。例如,就在上个月,我2018年最重要的10个科学纪念日漏掉了玛丽•雪莱(Mary Shelley)在两个世纪前出版的《弗兰肯斯坦》(Frankenstein)。它至少应该获得荣誉奖。
        也许更令人震惊的是,忽略了物理杂志《物理评论》125周年纪念日。自1893年以来,《物理评论》发表了数十万篇论文,长期以来一直被视为人类对物理世界知识进步报告的首要资料库。最近几十年,为了防止图书馆员过度锻炼肌肉,以及更好地组织物理子领域的论文,它将自己拆分为子期刊(A到E,加上字母L,还有X)。(你不会想知道什么东西在x上发表)
        为了庆祝《物理评论》创刊一周年,美国物理学会(成立于1899年,1913年接管《物理评论》)发布了一份由期刊编辑挑选的名单,其中收录了《物理评论》历史上的重要论文。
        这份榜单由40多份报纸组成,没有考虑到排名前十的记者们的担忧。如果你更喜欢没有选择性的、武断的和特殊的前10名过滤器的完整列表,你可以直接进入《物理评论》杂志自己的列表。但如果你想知道《华尔街日报》的编辑漏掉了哪两篇文章,你就得继续读下去。
        1. 密立根在1913年测量了电子的电荷。
        1897年J.J.汤姆森发现电子时,正是通过证明阴极射线管中的射线是由一股粒子流构成的。它们携带一个电荷单位(因此得名)。汤姆森并没有发表在《物理评论》上。但是罗伯特·米利肯在1913年测量了单个电子的电荷强度。他使用油滴,测量它们穿过电场的速度。与空气中的离子相互作用会使每一滴水滴带上或多或少的电荷,从而影响水滴下落的速度。计算出与速度的各种变化相一致的最小电荷量是很容易的。(好吧,这一点也不容易——这是一个艰难的实验,所有的计算都需要修正。)密立根的答案非常接近今天的公认价值,他在1923年获得了诺贝尔奖。
        2. 《电子的波性》,戴维森和格默著,1927年。
        汤姆森的儿子乔治也用电子做了实验,结果表明,尽管他父亲证明电子是粒子,但它们有时也表现得像波。乔治没有发表在《物理评论》上。但克林顿·戴维森(Clinton Davisson)和莱斯特·戈默(Lester Germer)做到了;他们的论文建立了后来被称为波粒二象性的理论。他们的实验证实了路易斯·德·布罗意的怀疑,他在1924年提出了电子的波性。
        3. 《x射线的粒子性质》,康普顿,1923年。
实际上,波粒二象性早在德布罗意的论文或戴维森和格默的实验之前就已经提上了物理学的议程,这要归功于阿瑟·霍利·康普顿。他对x射线的实验表明,当x射线与电子碰撞时,动量的传递就像粒子碰撞时一样。然而,x射线绝对是一种电磁辐射,它像光一样以波的形式运动。康普顿的结果对爱因斯坦来说是个好消息,他长期以来一直认为光具有粒子般的性质,可以以包的形式传播(后来被称为光子)。
        4. 反物质的发现,卡尔·安德森,1933年。
20世纪20年代末,随着量子力学的到来,英国物理学家保罗·狄拉克也对电子感兴趣。他运用他的数学能力设计了一个方程式来解释它们,他成功了。但他得到的比投入的多。他的方程给出了电子能量的正确答案,但也包含一个负根。他困惑;电子的负能量似乎没有物理意义。尽管如此,数学就是数学,狄拉克不能忽略他自己方程的解。经过一些错误的步骤之后,他断定负能量意味着一种新的粒子的存在,这种粒子与电子相同,只是电荷相反(大小与米利肯测量的电荷相同)。Dirac并没有发表在《物理评论》上。但是在1933年发现了狄拉克反物质电子的卡尔·安德森却发现了。在云室对宇宙射线的观察中,安德森发现了一个带正电荷的轻粒子的轨迹,显然是狄拉克的反电子。他将论文命名为《正电子》,并将这些新粒子称为正电子。它们是反物质的第一个例子。
     

发表时间:2019-06-26

作者:易智编译

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