空中楼阁理论|从空中楼阁到微观世界的理论基石( 五 )

然而这并不是夸克发现故事的结束。在丁肇中与里克特忙于加速器和对撞机实验的时候，另一批科学家在另外的领域的研究表明，夸克的数量比格拉肖和比约肯相信的还要多。
早在1956年，为了解释两种质量和寿命相同，看起来像是同一种的粒子的+粒子和+粒子（后来被证实其实就是同一种粒子，现在叫做K+介子），却有着不同的宇称量子数和不同的衰变产物，李政道和杨振宁提出，在弱相互作用中，微观的粒子的行为可能不存在宇称量子数的守恒。宇称的守恒对应的对称性是“左”和“右”的对称，李政道和杨振宁的推测也就是说在微观世界中，“左”和“右”的物理规律并不完全相等同。

李政道
这个推测在当时的年代颇具震撼力，打破了被千百年来人类视为金科玉律的观念。第二年，华裔科学家吴健雄女士等科学家在对钴60（60Co）衰变的观测中证实了这项推测，她利用两套装置中互为镜像的钴60设计了一个实验，一套装置中的钴60原子核自旋方向转向左旋，另一套装置中的钴60原子核自旋方向转向右旋，结果发现在极低温的情况下两套装置中放射出来的电子数有很大差异，进而证实了李政道和杨振宁的假说。同年，李政道和杨振宁因为这一项划时代的假说，获得了当年的诺贝尔物理学奖。

吴健雄
在弱相互作用下的宇称的对称性破缺被发现后不久，物理学家发现在弱相互作用下，电荷共轭的对称性也是破缺的。此时，列夫朗道（Lev Landau）以及李政道和杨振宁认为，电荷－宇称（C-P）两个量子数的联合，应该保持着良好的对称性。电荷－宇称对称性的守恒可以使得粒子和反粒子遵循着相同的物理规律。

列夫朗道
而在1964年，科学家们在含有奇异夸克的介子衰变中，发现了另一个更加“奇异”更加难以让人接受的事实：电荷－宇称联合的对称性似乎也不守恒。在电中性K介子的衰变中，詹姆斯克罗宁（Jim Cronin）和瓦尔菲奇（Val Fitch）发现，本应衰变成三个介子的长寿命K介子，却有一些衰变成了两个介子。这种衰变模式是电荷－宇称对称性的守恒所不允许的。克罗宁和菲奇的研究结果再一次给理论界带来了巨大的冲击，也为他们带来了1980年的诺贝尔物理学奖。

瓦尔菲奇（左）和詹姆斯克罗宁（右）
为了解释电荷－宇称对称性的破缺，1973年，在意大利物理学家尼古拉卡比博（Nicola Cabibbo）的研究的基础上，日本科学家小林诚和益川敏英建立了卡比博－小林－益川矩阵，给出了电荷－宇称对称性的破缺存在的必要条件，并在当时只发现了三个夸克的情况下预言了六个夸克的存在。之后，底夸克与顶夸克分别于1977年和1995年在粒子加速器中被发现。至此，夸克的六种“味道”被全部发现，夸克模型被完整呈现。日后夸克模型也成为了标准模型的基石之一。