人物生平
1967年,大型電子直線加速器建成并達(dá)到設(shè)計(jì)能量,作為試運(yùn)行開(kāi)始了一系列電子-質(zhì)子散射實(shí)驗(yàn),包括電子-質(zhì)子彈性散射實(shí)驗(yàn)、正電子-質(zhì)子彈性散射實(shí)驗(yàn)和電子-質(zhì)子非彈性散射實(shí)驗(yàn)。但是,這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果只是證實(shí)了已有的結(jié)論。當(dāng)入射電子能量進(jìn)一步加大時(shí)就進(jìn)入了從未有人探索過(guò)的深度非彈性散射區(qū)域。這時(shí),電子的能量是如此之高,以至于可以深入到質(zhì)子內(nèi)部,甚至將質(zhì)子打碎。由于質(zhì)子分裂成碎片要吸收更多的能量,散射電子的能量應(yīng)當(dāng)比平常低的多。
研究歷史
然而,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電子-質(zhì)子深度非彈性散射的大角度散射截面比彈性散射的大得多。起初,他們認(rèn)為,是實(shí)驗(yàn)結(jié)果不正確,或者是解釋有錯(cuò)誤,還可能是因?yàn)槌霈F(xiàn)了系統(tǒng)誤差,誤差的來(lái)源也許是所謂的“輻射修正”,即入射電子或散射電子以光的形式輻射掉了相當(dāng)大的能量。于是,他們對(duì)輻射修正作了仔細(xì)研究。結(jié)果證明,輻射修正并不重要。他們把電子-質(zhì)子深度非彈性散射和電子-質(zhì)子彈性散射以及電子-電子彈性散射分別進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)隨著散射角增大電子-質(zhì)子彈性散射截面急劇下降,而深度非彈性散射截面與電子-電子彈性散射截面之比卻變化不大。這一事實(shí)表明,電子以極大的能量深入到質(zhì)子內(nèi)部時(shí),遭遇到的不是“軟”的質(zhì)子靶,而是和電子類似的點(diǎn)狀“硬”核。然而,當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家們并沒(méi)有領(lǐng)悟到這一點(diǎn)。SLAC理論組的成員布約肯(J. D. Bjorken)運(yùn)用流代數(shù)求和規(guī)則對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作了分析,并提出標(biāo)度無(wú)關(guān)性對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作了解釋。但是,由于流代數(shù)是很抽象的數(shù)學(xué)方法,他的工作一直未能得到人們的理解。后來(lái),費(fèi)恩曼把質(zhì)子看成是點(diǎn)狀部分子的復(fù)合體,把電子-質(zhì)子深度非彈性散射看成是電子與質(zhì)子內(nèi)的部分子發(fā)生彈性散射。經(jīng)過(guò)計(jì)算,證明布約肯的標(biāo)度無(wú)關(guān)變量正是部分子動(dòng)量與質(zhì)子動(dòng)量之比。就這樣,費(fèi)恩曼從深度非彈性散射實(shí)驗(yàn)和標(biāo)度無(wú)關(guān)性找到了部分子模型的重要證據(jù)。人們很快明白,部分子和夸克原來(lái)是一回事。