20 世纪 60 年代末，粒子物理学蓬勃发展，科学家们陆续发现了 200 多种新粒子。其中，K 介子引起了特别的关注。
研究发现，K 介子似乎存在两种不同的衰变模式：一种衰变成两个π介子，被称为θ介子；另一种衰变成三个π介子，被称为τ介子。
随着实验精度的提高，人们发现θ介子和τ介子具有相同的质量、寿命等性质，唯一的区别在于它们的衰变产物。这引发了科学家们的思考：θ介子和τ介子是否是同一种粒子？这个疑问被称为“θ-τ之谜”。
粒子衰变产物不同并不罕见，但θ-τ之谜的症结在于它涉及到一个重要的守恒定律——宇称守恒。
宇称守恒与对称性每一种守恒定律都与一种对称性相关联。例如，能量守恒对应时间平移对称性，这意味着物理定律在不同时间点上的表现形式相同；动量守恒对应空间平移对称性，这意味着物理定律不随空间位置的改变而改变；角动量守恒对应空间旋转对称性，这意味着物理定律不随空间方向的改变而改变。
宇称守恒对应镜像对称，即物理规律在空间反演或镜像变换下保持不变。在经典物理学中，宇称守恒并不对应特定的守恒量，但在量子力学中，它对应宇称守恒。
通俗地理解，这意味着镜子外的粒子的运动规律应该与镜子内的粒子相同。
宇称不守恒的猜想与验证回到θ-τ之谜。π介子的宇称值为 -1。
根据宇称守恒定律，由两个π介子组成的θ介子的宇称值应为(-1)² = 1，而由三个π介子组成的τ介子的宇称值应为(-1)³ = -1。θ介子和τ介子的宇称值不同，这正是物理学家不愿承认它们是同一种粒子的原因，因为宇称守恒在当时被认为是与能量守恒一样不可动摇的。
然而，杨振宁和李政道对这一“常识”提出了质疑。他们关注到π介子是θ介子和τ介子衰变的产物，而衰变是由弱相互作用引起的。
于是，他们大胆假设：在弱相互作用中，宇称可能并不守恒。1956年10月1日，他们在《物理评论》上发表了题为《弱相互作用中的宇称守恒质疑》的论文。
这个假设在当时受到了大多数物理学家的质疑。为了验证这一猜想，杨振宁和李政道设计了几个实验，但由于实验难度较大，起初无人问津。
最终，他们找到了吴健雄。
实验的突破与诺贝尔奖
1956年，吴健雄在哥伦比亚大学任教。她接受了杨振宁和李政道的邀请，并发现了实验的难点：需要极低温条件和大晶体。
吴健雄带领助手前往美国华盛顿国家标准局，借用那里的实验室进行实验。经过不懈努力，1957年1月9日凌晨两点，实验结果出来了：弱相互作用下的宇称不守恒！
θ-τ之谜由此解开，三位华人物理学家联手改写了物理学历史。1957年10月，瑞典皇家科学院宣布将该年度的诺贝尔物理学奖授予杨振宁和李政道。
θ-τ之谜的解决以及宇称不守恒的发现，是粒子物理学发展史上的一个里程碑事件。它不仅解决了困扰物理学家多年的难题，更重要的是，它打破了人们对既有物理规律的固有认知，为粒子物理学的研究开辟了新的方向。
这体现了科学探索的勇气和创新精神，也彰显了实验验证在科学研究中的关键作用。吴健雄先生虽然没有获得诺贝尔奖，但她的贡献同样不可磨灭，值得我们永远铭记和敬佩。
