苏联科学家评论发现单极子问题《没有什么可耸人听闻的》

【本刊讯】苏联《社会主义工业报》一九七五年十一月十六日刊登一则题为《没有什么可耸人听闻的》的报道，全文如下：
（原编者按：一个消息瞬间传遍了整个世界：伯克利加利福尼亚大学和休斯敦美国物理学研究所的科学家宣布，发现了单极子——一种带磁荷的基本粒子。
迄今只知道有中性粒子或带电粒子。物理学家们认为，磁单极子的发现，如果以后的实验能证实的话，可以认为是本世纪的重要科学事件之一。这会为技术设备开辟崭新的途径：可以建造小型高效电动机和发电机，可以建造比迄今所建造的加速器能量更高的大功率加速器。受控的单极子还会给医疗实践带来新的治疗方法。
许多读者都要求对美国科学家的这一消息作些评论。请看下面苏联科学院丘达科夫通讯院士对本报特派记者发表的谈话。）
关于发现单极子的消息的确惊动了整个科学界。所以，当不久就要在慕尼黑举行国际宇宙射线会议的时候，我们全体与会者都焦急地等待普赖斯博士的获得了盼望已久的辉煌成果的实验报告。众所周知，在研究电和磁现象时，迄今为止任何人都没有发现过磁荷存在的一点点迹象。在所观察的各种过程中，磁场的产生的原因是电荷的移动或电场的变化。
另一方面，研究人员未能在自然界中发现磁荷的事实并不意味着这种磁荷不存在。不管怎样，这方面还没有找到理论上的解释。一九三一年英国物理学家狄拉克指出，基本磁荷——如果它存在的话——应当具有一定的数值，即超过电子电荷六十七点五倍。狄拉克把作为这种磁荷的载体的假设粒子叫做单极子。
后来弄清楚了，数值比电子电荷大一倍的电荷同现代理论也不矛盾。但是为了同实验数据不发生矛盾，必须使单极子具有很大的质量，即比已知基本粒子的质量大许多倍。因此，应当预料到在自然界中发现单极子的机会是极少的。为在陨石碎片、月岩、海底和宇宙空间中专门寻找磁粒子而进行的大量工作都没有取得预期的结果，连一个单极子也没找到。因此关于美国物理学家的发现的消息看来就尤其耸人听闻了。
他们的研究绝不是专为寻找单极子的。以普赖斯博士为首的研究人员们多年来一直在研究构成宇宙射线的粒子。而且使他们感兴趣的是最重的核，直到铀的核。宇宙射线中这种核的含量是非常少的。因此要“俘获”它们，需要使用面积极大的特制探测器来记录带有大电荷的粒子。
他们实验使用的是面积为二十平方米的探测器。这种探测器由一层特制原子核照相乳胶和三十三层特殊塑料列克桑构成。这种特殊塑料经适当的化学处理以后可以确定穿过这叠薄片的粒子的径迹密度。他们用气球将探测器送到了三十公里的高空，让宇宙射线照射两昼夜半。探测器一收下来就对塑料薄片做了必要的处理，结果发现的粒子径迹与早先在这类试验中发现的那些粒子径迹不同。区别在于这种粒子在所有三十三层塑料薄片上的径迹都具有同样的密度，虽然粒子的初速是光速的二分之一。任何原子核都不能形成这样的径迹。另一方面，这种径迹好象完全符合预期中的单极子通过时这个单极子的磁极，强度是电子的一百三十七倍，质量是质子的二百多倍。由此作出了发现了单极子的结论。
但是会议对普赖斯博士提出的实验数据进行的讨论表明，作出判断还为时尚早。首先使人诧异的是粒子的速度低。问题在于如果这样重的粒子是宇宙射线在穿过大气层时形成的，那末它应当具有实际光速的速度。如果这种粒子“直接”来自恒星际空间，那末，这样低的速度也是不大可能的，因为银河系的磁场会使单极子加速。
的确，所有这些可以说是间接的反对意见。而一个具有决定意义的问题是，通常的核能否形成同单极子的径迹如此相象的径迹。看来这样一模一样的径迹尽管可能性很小，但终归还是可能的，如果“穿过”塑料薄片的重核在穿透时受到几次使其发生分裂并失去一部分电荷的碰撞的话。英国物理学家皮特·法勒就曾经指出过这种可能性。我再重复一下，虽然这种相同的径迹的可能性极小，但事实上是有可能的，这使我们没有理由按照一次观察就作出发现单极子的结论。
因此，关于存在带磁荷的单极粒子的问题，目前依然是悬而未决的。