吴健雄的实验：宇称不守恒如何被验证

20世纪50年代，物理学界默认自然规律在镜像反射下保持不变，这条对称性被称为宇称守恒，几乎没人怀疑。1956年，两位理论家在解释某些奇异粒子的衰变时发现，如果弱相互作用不遵守宇称守恒，数据反而更顺。他们随即提出几种可以检验的方案，把判断权交给实验。其中一个方案，是观察极化原子核发射电子时是否偏向某个方向。

实验的设计相当直接：把放射性钴60样品冷却到接近零下273摄氏度的极低温，加上强磁场让原子核自旋朝向一致，然后在上下两个方向分别计数发射出的电子。如果宇称守恒，两个方向的计数应当相同；如果电子更多地从与自旋相反的方向飞出，镜像对称就被破坏。样品必须足够冷，热运动会扰乱自旋排列，这一点是整个实验的难点。

执行难度集中在三处。极低温需要把样品置于强磁场中退磁制冷，温度要稳定在百分之一开尔文量级；钴60的放射性会让探测器本身产生噪声，需要仔细屏蔽；晶体生长和样品安装都要控制含氧量，否则磁性离子会破坏极化。研究团队从1956年冬天开始调试，直到次年1月才拿到稳定数据，前后不到半年。

结果显示，电子发射方向明显不对称，与自旋方向相关，量级超出统计涨落。几乎同时，另外几组实验在介子与缪子衰变中也观察到镜像不对称，几条独立路线互相印证。理论上被当作天经地义的对称性，在弱相互作用里失效了，这个结论很快被写进教科书。消息传开后，一些同行起初不愿相信，直到自己重复出同样的结果。对称性可以被实验推翻，这个观念从此成为粒子物理的常识。

1957年的诺贝尔物理学奖只授予两位理论家，实验者没有在名单里，这件事此后被反复讨论。公平地说，当年的提名与评审机制对实验工作的权重、对合作者数量的限制，都有责任，不能简单归为个人偏见。吴健雄在同行中的声望并未因此受损，她后来成为美国物理学会首位女性会长。常见误解是把她当成“动手执行的人”，实际上实验方案的关键细节由她主导设计。她的实验记录保存完整，后来成为研究这段历史的材料。