这个问题底下好几个高赞回答都在传播一个自欺欺人的谣言,大意是说「王淦昌是第一个提出探测中微子方法的人,而且后来首先探测到中微子并因此获得1995年诺贝尔物理学奖的Frederick Reines用到的就是王淦昌提出的方法」。
这种为了赢或者其他心理动机而捏造谣言的行为是很可笑的。
传播谣言的那几个答主很显然并没有读过王淦昌以及Frederick Reines等人的相关论文,也显然对如何探测中微子一无所知。
关于下文详情的一句话总结就是:王淦昌的方案通常并不会被称为确定发现中微子,而真正在1956年探测到中微子的Reines和Cowan采用的是跟王淦昌完全不同的路线。
王淦昌在1942年提出的方案,核心并不是去等一束外来的中微子在探测器里发生相互作用,而是反过来利用放射性核衰变本身的运动学:在轨道电子俘获(electron capture,早期常叫K-capture)过程中,
(A,Z)+e^- \to (A,Z-1)+\nu_e ,
如果末态近似两体(子核 + 中微子),动量守恒要求子核反冲动量 p_R\simeq p_\nu,反冲能量则为
E_R=\frac{p_\nu^2}{2M}\simeq \frac{E_\nu^2}{2Mc^2} ,
其中 M 为子核质量。由于中微子几乎不电离、难以直接捕获,王淦昌的出发点是:与其捕捉中微子,不如测量子核极小的反冲能量和动量,用守恒定律把不可见的末态粒子从数据里挖出来。这是把中微子是否真实存在这个问题从概念争论推进到可操作实验判据的一步。
这条思路在1940s–1950s催生了一系列实验性工作,逐步从看到反冲存在走向反冲谱学。1942年Allen便围绕电子俘获反冲给出早期实验性证据。随后Davis在1952年对 {}^7\mathrm{Be} 电子俘获的反冲谱形做了更细的测量与讨论。与此同时, {}^{37}\mathrm{Ar} 成为非常理想的两体例子:Rodeback与Allen在1952年用反冲离子飞行时间分布重建能谱,得到与单色反冲(约10 eV量级)相符的结果。Kofoed-Hansen在1954年进一步把装置做成中微子反冲谱仪,并系统研究反冲离子的电荷态分布以及原子壳层弛豫(如Auger过程)对谱线的影响。Snell与Pleasonton在1955年用磁谱把 {}^{37}\mathrm{Ar} 反冲能量测到几个百分点的分辨率,并把线宽拆分为热运动、原子效应等来源,还尝试据此给出当时尺度上的中微子质量上限。
但也正因为它依赖的是缺失动量和能量的运动学推断,王淦昌路线通常不会被称为确定发现(自由)中微子。在这类实验中,被直接测到的是子核反冲(以及伴随的原子退激信号),中微子本身并没有在探测器里留下由其相互作用触发的事件。逻辑上它证明了:衰变末态必须有一个几乎不与物质作用、携带能量动量的中性轻粒子。这对中微子假说是强有力的支持,但性质仍偏存在性支持证据,而不是真正把中微子当作入射粒子抓住。更现实的一点是,反冲能量典型在eV到几十eV 量级,实验读出不可避免地卷入原子物理与材料表面效应(多电荷态、shake-off、Auger反冲、热运动等),这些会引入谱线展宽与系统误差。因此即便运动学图景干净,实验上也很难像事件级别的弱相互作用探测那样,给出一种几乎不依赖精细谱形建模就能说服所有人的、可重复的开关式信号。
与之对照,Reines–Cowan在1956年完成的里程碑,采用的是完全不同的范式:让(反)中微子作为自由入射粒子在探测器中触发弱相互作用反应,例如逆 β 衰变
\bar\nu_e+p\to e^+ + n 。
其关键不仅在于反应通道本身,更在于信号识别策略。正电子很快湮灭给出 prompt \gamma 信号,中子热化后被俘获再给出 delayed \gamma 信号,两者构成具有时间关联的延迟符合(delayed coincidence)特征,背景被显著压制。同时信号强度随反应堆功率(也就是 \bar\nu_e 通量)变化而变化,提供了非常直观的源可开关的判据。正是这种「外来中微子—探测器反应—事件级别标记」的闭环,使得1956年的结果被普遍视为真正探测到自由(反)中微子,而王淦昌方案及其后续反冲谱学工作则更适合被定位为:在反应堆时代到来之前,以运动学为切入点,为中微子从假说走向真实粒子铺路的一条重要实验路径。