微观衰变过程随机性的直接证据 - 华南师范大学学报.PDF

( ) 华南师范大学学报 自然科学版 　 　 ( ) Journal of South China Normal University Natural Science ( ) 1998 2 :15～18 微观衰变过程随机性的直接证据 1) 2) 王笑君 　关洪 1) 华南师范大学物理系 广州 5 1063 1 　2) 中山大学物理系 广州 5 10275 摘要 　本文介绍直接验证微观核衰变过程随机性的新结果 ,并对这种随机性的意义进行讨论. 关键词 　微观 ;衰变 ;随机性 ;检验 ;指数律 中图分类号 　O4 13 . 1 自从 1896 年 Bexquerel 发现了放射性现象之后 , 1900 年 Rut herfold 又发现了放射性物质 指数式衰减的规律 : λ ( ) ( ) - t ( ) N t = N 0 e . 1 ( ) λ 式中 N t 是在时刻 t 放射性原子的数 目, 常数 称为衰变常数. 并且, 很快弄清楚了, 采取不 λ 同 值的指数式定律, 普遍适用于各种放射性原子的不同类型的衰变. 这一条简单的定律, 带来了一个令人深为困惑的问题 : 同时产生的各个原子为什么不同时 ( ) 衰变, 而是按照 1 式所示, 它们先后衰变的时刻可以相差甚远呢 ? 这些原子都是一样的, 又找 不到反映它们各自所处的不同状态或者所受到外界的不同影响的任何迹象. 亦即是说, 无法认 出有哪些条件, 决定着各个原子不同的衰变时刻. 所以, 个别原子为什么会在某一时刻而不在 另一时刻衰变, 是找不出原因来的一种非决定性事件. 这样, 物理学家们在 20 世纪初叶, 就已 经开始认识到在微观物理学的领域内, 经典的因果决定性不再适用. 事实上, 放射性物质的指数式衰减规律包含着更深刻的内容. 对定律公式进行微分, 得到 : 1 λ ( ) d N = - d t . 2 N ( ) 式表示, 在在每一段相等的时间间隔 2 d t 内, 放射性物质的相对衰减率都是相同的, 等于 λ λ d t . 或者说, 等于常数意味着, 其中每一个未衰变的原子, 在任意时刻 t 的衰变概率都是一 样的, 它们互相之间不会产生任何影响. 1905 年, Schweidler 依据这种独立衰变机制运用概率论的数学计算, 处理了实际测量时N