Mens de fleste af os vil ringe i det nye år med familie og venner, videnskab ikke tage en ferie. Og heller ikke de forskere, der er ansvarlige for en stor løbende eksperimenter. En af de mere berømte historiske eksempler på dette er tilfælde af fysiker Chien-Shiung Wu—ofte omtalt som “Madame Wu”—der gav op på ferie med sin mand i 1950’erne for at bevise, at naturen er lidt left-handed.
Fysikere havde længe troet, at når det kommer til de af fysikkens love, naturen har ingen præference, når det kommer til højre over venstre. Det betyder, at vores verden bør være stort set identisk med dets spejlbillede. Det er en form for symmetri. Matematisk, er det kendt som paritet, og det skal bevares i alle subatomare processer. Og det er, i det mindste for elektromagnetismen og den stærke kernekraft. Enhver række eksperimenter havde vist, at dette var tilfældet.
Men i 1956, to Kinesisk-fødte Amerikanske teoretikere har indsendt en kort papir til Physical Review tidende, spørgsmålstegn ved, om paritet ville blive bevaret i svage nukleare interaktioner. Tsung-Dao-Lee og Chen-Ning Yang selv havde nogle ideer til, hvordan man kunne teste deres hypotese eksperimentelt, og er overbevist om, Wu—der har specialiseret sig i svage vekselvirkning forsøg på Columbia University—at arbejde på projektet.
Wu igen indgået et samarbejde med fysikere ved, hvad der dengang var the National Bureau of Standards, i Washington, DC, da de havde lige det rigtige faciliteter til at gøre den nødvendige præcision målinger. (Det er nu kendt som det Nationale Institut for Standarder og Teknologi.)
Den kritiske eksperimenter blev udført på NBS mellem Jul og nytår, 1956—mest fordi Wu indså, hvor fundamentalt vigtigt, at de var tilbøjelige til at være, og hun ønskede at slå alle andre punch.
Sponsoreret
Hun skulle til at ledsage sin mand til Kina, for de havde booket passage på Queen Elizabeth og alt. I stedet, hun blev tilbage for at arbejde på eksperimenter, og hendes mand gik til Kina uden hende.
Wu og hendes kolleger, der anvendes kobolt-60 atomer afholdt i magnetiske felter ved meget lave temperaturer. Kobolt-60 kerner har en iboende spin—quantum tilsvarende af impulsmoment, som en slags lille roterende gyro, bortset fra at det er mere en ejendom af den partikel, snarere end en egentlig spin. De har også udsender beta-partikler, som de forfalder. Ideen var at bruge magnetfelter til at orientere kerner, således at alle spin var i den samme retning, og så tælle, hvor mange elektroner, der blev udsendt op og ned som kerner ødelagte. Hvis paritet blev bevaret, bør der være lige mange af hver.
Til alles overraskelse, var der ikke lige numre af beta-partikler, der udsendes i begge retninger. Natur, synes det, er “en semi-ambidextrous southpaw,” der viser en svag præference for venstre. Wu fanget det sidste tog tilbage til New York juleaften—det havde været snevejr, stærkt og lufthavne blev lukket—at aflægge hende indledende resultater til at Lee, der fortæller ham, at “de observerede symmetri var reproducerbare og store.”
Efteråret paritet var sådan en vigtig og spændende resultat, nogle fysikere mener ikke, at det i første omgang. Wolfgang Pauli angiveligt udbrød, “Det er alt vrøvl!”, da han hørte om det. Der var et kapløb om at gentage forsøget, og for de resultater, bekræftet ingen tvivl om, at dette virkelig var en overtrædelse af paritet bevarelse. Selv Pauli var overbevist om.
Lee og Yang modtog Nobelprisen i Fysik næste år. I hvad er en udbredt opfattelse inden for fysik fællesskabet som en grov uretfærdighed, Madame Wu, der ikke var inkluderet i prisen, selvom det var hendes eksperimentelle ekspertise, der hjalp vist Lee og Yang ‘ s hypotese at være korrekte.
Hun havde en smuk stjernernes videnskabelige karriere, ikke desto mindre. Og hun havde helt sikkert en masse at fejre, så hun ringede i det Nye År næsten 60 år siden.
Referencer:
Lee, T. D. og Yang, C. N. (1956) “Spørgsmålet om paritet bevarelse i svage vekselvirkninger,” Physical Review 104(1): 254-258.
Wu, C. S. et al. (1957) “Eksperimentel test af paritet bevarelse i beta-henfald,” Physical Review 105(4): 1413-1415.
Billeder: (top) Acc. 90-105, Videnskab Service, Registreringer, 1920’erne-1970’erne, Smithsonian Institution Arkiver. (nederst): 1956 Wu eksperiment. Kredit: A.V. Austin/Bureau of Standards. Offentlige domæne.