簡介
塞西爾·弗蘭克·鮑威爾, 生於英國肯特,卒於義大利考摩湖畔,是一位英國物理學家。因發展了用以研究核過程的照相乳膠記錄法並用此方法發現了π介子,獲得了1950年度諾貝爾物理學獎。π介子的發現,開創了物理學的一個新的分支學科—粒子物理學,鮑威爾因此也被譽為粒子物理學之父。
1947年,鮑威爾與朱賽普·歐西里尼、H. Muirhead和年輕的巴西物理學家愷撒·拉特斯(César Lattes)一起發表了關於使用照相技術發現π介子的論文。為此他於1950年被授予諾貝爾物理學獎。後來證明π介子是湯川秀樹在1935年在他的核物理理論中預言過的一種亞原子粒子。1955年鮑威爾參加簽署了《羅素—愛因斯坦宣言》。
科學研究
當不同能量的帶電粒子作用在乳膠底片上時,便在底片上產生了不同的潛影,從而記錄下粒子的運行軌跡。根據這些徑跡,便可計算得出粒子的質量、能量和粒子的性質。1939-1945年間,鮑威爾發展了用感光照相乳膠來記錄宇宙射線徑跡的技術,使原子核攝影技術發展到了一個新的階段。在這以前,由於乳膠的靈敏度不高,只能記錄下一些能量較小而電離較大的粒子的軌跡,對於一些能量較大而電離較小的粒子則往往被漏掉,減少了發現新粒子的機會。鮑威爾與其合作者提高了乳膠的靈敏度並增加了乳膠的厚度,使帶電粒子通過乳膠時產生電離,乳膠在顯影后呈現的黑色晶粒,就是帶電粒子通過乳膠時留下的徑跡。由於宇宙射線具有很大的能量,當它們進入大氣層時,與大氣層中的粒子發生碰撞,失去能量並產生次級宇宙射線。因此,他們把裝有感光照片的氣球放到高空中去記錄宇宙射線的徑跡。經過多次實驗,他們拍攝了大量的宇宙射線在不同高度穿過乳膠的底片,並對底片中粒子留下的軌跡進行了仔細的分析。
1947年10月,鮑威爾和他的合作者發表了“關於乳膠照相中慢介子軌跡的觀測報告”的論文,全面總結了他們的實驗結果,正式表明他們發現了新粒子,並命名其為π介子。同時,他們指出,π介子可以衰變為另一種介子(μ介子)和中微子。經過詳細的計算,得知π介子和μ介子的質量分別為電子質量的273倍和207倍。
科學發現
π介子的發現,開創了物理學的一個新的分支學科—粒子物理學,鮑威爾因此也被譽為粒子物理學之父。