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在讨论惯性质量的问题中，我们通过两个小球的碰撞实验引入了惯性质量的概念，并且发现，两个小球的速度的改变成比例关系。将这个关系按照初速度和末速度归类，就可以得到一个新的关系式：结果发现，在两个粒子的相互作用过程中，质量与速度的乘积之和保持不变。通常将一个粒子的质量与速度的乘积称为该粒子的动量：这样，上述结果就意味着，如果两个粒子只在它们之间有相互作用，则它们的总动量保持不变：“孤立粒子对”的概念可以推广到由多个粒子组成的系统，这个系统除了各个粒子之间的相互作用，不受外界任何影响。有了孤立粒子系统的概念，就可以将孤立粒子对的总动量保持不变这个结论加以直接推广：一个不受外界影响的质点组的总动量保持不变。 设想有一个由 个质点组成的系统，这些质点不受外界的影响，但是相互之间有相互作用。将这 个质点用指标 编号，则系统的总动量如果这个系统不受外界的影响，那么，系统的总动量不随时间改变。到目前为止，孤立粒子系统的总动量不随时间改变这个论断接受了所有实验的检验，人们没有发现存在违反这个规则的任何物理过程，因此，它是大自然的一条最基本的法则，被称为动量守恒定律。从现代物理学的层面看，动量守恒定律是惯性系中空间平移不变性的直接推论，是物理学中最基本的普适原理之一。我们今后还会对惯性系中空间平移不变性的问题做进一步的讨论。从实验的层面看，人们尚未发现违反动量守恒定律的实验事例，因此，这个定律在理论研究和实际应用中有重要的作用。物理学家泡利正是根据动量守恒定律以及稍后就会讲到的能量守恒定律提出了中微子假说，成功地解释了 衰变的疑难。19 世纪末，物理学家发现，有一些元素的原子核会自发地放出射线，变成另一种元素的原子核，这种现象被称为放射性衰变 (radioactive decay)。其中有一种放射性衰变是原子核放出电子的过程，被称为 衰变。深入的研究显示，在发生 衰变前后，系统的总能量和总动量不一致。这种情况曾经引起人们对能量和动量守恒的质疑，认为在微观过程中，能量和动量守恒不再成立。1930 年，奥地利物理学家泡利 (W. Pauli) 提出，在 衰变中，原子核在每发射一个电子的同时还放出一个质量极小的中性粒子，后来人们把这种中性粒子命名为反中微子。反中微子与物质的相互作用极微弱，很难被常规的探测仪器探测到，因此，从预言这种粒子到它被实验确认存在，经历了长达四分之一世纪的时间。在原子核的 衰变中，正是这种神秘的中性粒子带走了系统的部分能量和动量。
在一种典型的情况下，某种放射性元素的原子核最初静止，并且不受外界的影响，发生 衰变时放出的电子和反中微子的运动方向垂直。在发生 衰变的过程中，电子、反中微子和原子核的剩余部分构成的质点系与外界没有相互作用，总动量守恒。由于原子核在发生衰变前是静止的，动量为零，因此，在发生衰变后，三个质点的动量的矢量和也等于零：由于电子与反中微子的运动方向垂直，由反应过程的动量示意图不难看出，反冲核的动量沿矢量图矩形的对角线，大小等于对角线的长度，因此：在这个核反应中，反冲核的动量和所发射的电子的动量都是可测量的，由此可以预言反中微子的动量。
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