宇宙是什么

20. 围绕“三角形”的实验竞争

  后来，研究者发现，夸克确实有三代，这正如小林-益川理论所预言的那样。但是，仅凭这个发现还不能证明小林-益川理论是正确的。虽然我本人认为这个发现已经能够获诺贝尔奖了，但是诺贝尔奖评委会还是比较慎重。

  诺贝尔奖评委会考虑到了以下因素，即小林-益川理论的目的并不是预言夸克的世代数，而是解释CP对称性破缺。因此，要想验证小林-益川理论，必须确认将3个点连起来是否真能得到“三角形”。因为如果3个点排列在一条直线上的话，就无法构成前文所说的那种“三角形”。

  为了验证这件事情，美国和日本之间展开了激烈的实验竞争。斯坦福大学开展的实验是，通过电子与正电子的碰撞产生底夸克，然后精密测定撞击后产生的各种粒子的情况。该实验使用的直线加速器长达3千米，会让人想到大象的长鼻子，因此他们选取了儿童绘本中一个大象角色的名字来为实验命名，称其为“BaBar实验”。

  日本的“Belle实验”则使用了位于筑波市的高能加速器研究机构的KEKB加速器。日本的实验使用的粒子也是电子和正电子，为了获取更多数据，该实验将粒子的撞击频率提升到了7纳秒（1纳秒=10^-9秒）每次。因此，该实验用到的设备的总重量达数万吨。高端的设备密集地排列在一起，并以微米级的精确度连接在一起。

  Belle实验开展了多年，最后终于在2002年，实验结果中出现了能够证明小林-益川理论的数据。“3个点”确实不在一条直线上，而是构成了有角度的“三角形”。得益于这一发现，小林诚和益川敏英获得2008年的诺贝尔物理学奖。

图4-6 验证小林-益川理论的两大实验

  之后，美国斯坦福的实验因预算耗尽而被迫终止，日本高能加速器研究机构的实验则继续开展。这是因为，虽然小林-益川理论在大体上已被证明是正确的，但随着实验精度的提高，当准确把握“三角形”的角度时，就可能会出现一些不符合逻辑的部分。

  或许有一天，从该实验的结果中，研究者会发现超越小林-益川理论的法则。在物理学研究领域中，总是会出现“新理论被实验证明”和“实验中又出现新谜题”的循环。理论和实验的相互追赶，在物理学中是常见的风景。