但是实验家们无法做到万众一心。贝特聆听了在慕尼黑举行的密立根“初诞生”理论演说，但在他看来演说“很明显毫无意义”。[1]他认为布鲁诺·罗西使用盖革电离计数器进行的新实验前景更佳。贝特应罗西之邀来到佛罗伦萨，两人就宇宙射线物理学近年来的实验和理论发展情况进行了探讨。[2]
1932年末，贝特在图宾根找到了工作。同德国其他地区一样，在这座城市中纳粹党人开始越来越频繁地游行、集会、示威，以扩大势力。次年4月，《纳粹公务员法》（Nazi Civil Service Laws）等法律法规开始实施，剥夺了犹太人担任政府工作的权利。不久后贝特决定移居国外，到英国曼彻斯特大学任职。[3]
来到英国后，贝特时常到剑桥大学参加每月一次的物理研讨会，参会的物理学家还包括布莱克特、约翰·考克饶夫（John D.Cockcroft）、鲁道夫·皮尔斯（Rudolf Peierls）和W.海特勒（W.Heitler）等。[4]正是在这一系列的探讨中，海特勒展示了自己的研究成果，他首次利用了狄拉克电子对的有效截面，停止了物质中的快粒子。[5]令人惊讶的是，海特勒发现，随着能量的增加截面呈对数型增加。这样的变化不应被忽视，否则考虑到能量的不断增长，相互作用的可能性将成为无限大。在给玻尔的信中，海特勒这样写道：“这很自然地说明了，对极高的能量而言这一理论是错误的。”[6]
实验方面的证伪结果也对理论产生了威胁。海特勒使用其研究结果计算了单位厘米内的能量损失，之后他又称：
理论貌似与实验并不一致。另一方面，能量大于137mc2时，我们就无法期待理论能给出正确结果。这是因为能量波长小于经典电子半径e2/mc2，而且狄拉克的波动方程大概也不再适用了。[7]
海特勒的论证意味着：“经典电子半径”被定义为球半径r0，球表面所带电荷为e，因此电场中存储的能量E等于静止电子的能量，即mc2。若电子所带能量多于137mc2，则德布罗意波长小于r0，如此一来，同任何人都能做出的合理期望相比，需要更多的理论支持。
听取了海特勒令人沮丧的口头介绍之后，贝特开始怀疑，宇宙射线实验中的能量损失分歧与增大的截面是否都能通过这一点进行解释：内部电子会对原子电磁场造成屏蔽效应。[8]也就是说，环绕原子核旋转的电子可能会对原子核正电荷进行有效补偿，使经过的带电粒子与“裸露”的原子核间发生相互作用的可能性降低。1934年2月底，贝特和海特勒共同提交了带电粒子穿过物质时能量损失的计算结果，其中包括屏蔽效应和电子对产生时的情况。[9]他们的一阶运算避免了高阶无穷结果的出现。这一运算是典型的一阶的、相对论性的正确近似计算，具有20世纪40年代末理查德·费曼（Richard Feynman）、朱利安·施温格（Julian Schwinger）和弗里曼·戴森（Freeman Dyson）重构前的量子电动力学特征。
贝特和海特勒的两种计算表达对应着两种可能的过程（见图3.7）。通过与贝特之前的研究结果加以对比，两人说明了“初始能量较高时辐射造成的能量损失理论值过大，不可能与安德森的实验相容”。[10]如同海特勒之前所推论的那样，贝特和海特勒观察到电子的波长不可能小于经典电子半径，由此试图说明量子论极限的合理性：
图3.7 电子自电势中散射出来并辐射出光子的两种形式。电子和原子间交换的γ射线象征着与电势和原子电子间的相互作用。可能是电子首先作用于原子，而后辐射出光子，或者电子首先进行辐射，而后再与原子产生相互作用。这两种表达对量子力学计算起到了帮助性作用。
普通量子力学将电子视为点电荷，在这样的情况下我们无法期待这一理论还能适用。快电子的能量损失情况确实证明了这一观点，因此它也是量子力学因为原子核以外的现象出现明显瓦解的首个范例，这一点十分有趣。我们认为，对量子电动力学的构建而言，快电子的辐射将成为最直接的试验方式之一。[11]
1934年10月，英国伦敦和剑桥举行了一次国际会议，宇宙射线是会上讨论的重点议题。与会的物理学家包括原子构建假说的拥护者密立根、鲍恩、内尔，以及虽然已离开密立根阵营但仍继续寻求对宇宙射线吸收系数和能量进行测量的安德森和尼德美尔。出席会议的还有贝特，他主张全盘使用量子论对宇宙射线吸收这一物理现象进行探讨。对微粒宇宙射线研究进行过最大幅度推进的罗西也出席了会议。
在伦敦的会议上，安德森和尼德美尔将他们的实验结果同新的量子计算，而非密立根的原子构建理论进行了比较。在会前不久，在投稿给《物理评论》的文章摘要中他们曾这样断言：
宇宙射线电子经过铅板或碳板后产生的次级电子的能量测量值……说明在实验不确定度范围内，次级负电子（电子）的能量分配与卡尔森和奥本海默给出的理论截面计算出的分配是一致的。[12]
即便是这一大幅度的契合也未能持续长久。安德森和尼德美尔在伦敦会上巩固了他们的结论，由此最先对量子电动力学在之后数年遭遇的众多理论危机起到了促进作用。两人认为，“上述的（吸收）数据证明了较大的辐射损失的存在，也是能量范围100兆电子伏特以上的理论公式崩塌的强有力证据。”[13]但是，安德森私下向贝特表示出了他对理论与实验间一致性问题更具调和性的判断。在1935年6月7日写给贝特的信中，安德森这样评价了他与尼德美尔的实验：
到目前为止仍不完善、不够精确，对理论公式之正确性的支撑证据也并不多。对于100兆电子伏特以下的电子能量而言，理论和实验间并无严重冲突，但是对于更高的能量值而言，公式得出的吸收值就过高了。[14]
在做出这一评论的时期，唯一可用的公式并未考虑到内部电子产生的核屏蔽问题。在会后添加的补充说明中，安德森和尼德美尔发现，即便是贝特-海特勒理论（囊括了屏蔽效应）也预测称辐射损失“太大以至于无法与我们的实验数据相符，虽然迄今为止数据中测量准确的情况较少，但仍无法获得满意的对比结果”。[15]
这次会议集合了多个实验小组和多位感兴趣的理论家，因此不同的小组间不得不面对并接受彼此的研究结果。理论家们再也无法期待安德森的数据会同量子电动力学理论达成一致。实验家们发现，若再将穿透射线认作是电子，则将会与理论间出现矛盾。与此相反，他们的压力在于对这一点的证实：穿透粒子是质子而非电子。质子质量较大，在磁场中倾斜度较小，因此会与高能电子十分相似。这是E.J.威廉姆斯得出的结论，贝特和康普顿也持同样态度。[16]
但是，安德森和尼德美尔提醒在场的人们质子假说同另两个结论也是相互冲突的：首先，假设初始宇宙射线由质子构成，那么在计算次级电子能量分布时，计算出的分布与测量情况是不一致的。其次，若初始射线是质子，其中部分质子在水平方向上穿透大气层后，应该降落在海平面高度，能量也会减至较小的值。而且，在高能条件下很难对正电子和质子进行辨识，在低能量条件下它们的特殊宽轨会使辨识变得更为容易。因此，低能质子重要数据的任何缺失貌似都会引起对质子假说的更多反对意见。
这一难题的解决并不容易。正如安德森和尼德美尔所阐明的一样，实验与理论处于冲突状态：
以上的考量具有统计属性，有必要收集更多的数据。这样的考量倾向于支持这一观点：绝大多数的海平面高能宇宙射线粒子具有电子质量。若未来有更多的数据可以证明这一观点的正确性，那么当下的电子引发辐射损失理论很明显不适用于极高能量范围。[17]
两人的言论为量子电动力学的命运画上了句号。
但从现在的观点来看，可以说安德森对μ介子的存在已经有了短短一瞥。毕竟安德森和尼德美尔已然说明了辐射组成成分不可能是电子，因为这与理论相违背，也不可能是质子，这与实验相违背。但是，若我们不忠实于这些当时人们认为是合理的可选解释，我们对实验如何结束的讨论就意义全无了。当时可选的解释其实只有两种：一是量子力学是正确的，该粒子是质子；二是量子力学不正确，那些粒子是电子。前一种可能性貌似已经被排除了。但是没有人提出粒子可能是一种新的粒子。量子电动力学接受了高能条件下的试验。[18]结果以失败告终。
听取了安德森和尼德美尔在讨论会上的意见后，贝特立刻认定了这些实验对于贝特-海特勒理论而言并不是好兆头。在会后的讨论阶段，他给出了这样的赞扬之辞：
对于理论物理学而言，安德森和尼德美尔的宇宙射线电子穿透铅板实验具有极大的价值。他们说明了在108伏特左右的能量范围内，大部分的电子能量损失是由（γ）射线而非碰撞引起的。因此，就超出这一范围的能量而言，量子论明显是错误的。[19]
贝特总结称，未来的实验将有必要主要集中在确定量子论出现明显失效时的准确的能量值分界点。
贝特对量子论看法的改变引起了德国人的重视，魏茨泽克、海森堡和其他物理学家也继续着对宇宙射线的相关研究。1934年12月，魏茨泽克向贝特进行了质询：
您现在真的相信E>137mc2这个辐射公式吗？就这一点而言，我觉得安德森在伦敦所做的报告并不是很清晰，但是您曾与他本人进行过交流。在此期间，您发表了一篇评论，从中看来您现在貌似主张（对贝特-海特勒理论）进行计算。但是我不能确定这样的逆转是部分性的还是全局性的。[20]
对于贝特而言，想要承认量子电动力学已然崩坏肯定并不容易。在他看来贝特-海特勒理论是一次巨大的成功，这正是因为它避开了多位物理学家更具“哲学性”的反对意见，这些意见是源于较能量损失测量而言实际性更低的问题。尤其是奥本海默，在得出能量损失具体测量值之前他就对理论表现出了担忧。1932年正电子被发现之后，许多理论家对狄拉克理论进行了再次检验，对其给出的解答给予了比以往更为严肃的对待。1933年春，玻尔在加州理工学院进行了演讲，并同奥本海默一起就电子对的产生相关问题进行了探讨。[21]在演讲之后，奥本海默曾在笔记中记载称自己在研究量子电动力学，在当年10月给其弟弗兰克·奥本海默（Frank Oppenheimer）的信中，也表示过自己仍在继续着这一研究。[22]
在1933年秋天，奥本海默确定狄拉克理论具有重大缺陷。他在给乔治·乌伦贝克的信中写道：“我认为，在应用于电子半径数量级的波长时，辐射理论方法给出的结论完全是错的。”[23]正如1934年6月对其弟透露的那样，奥本海默对物理学已经不抱希望了：
你一定也知道，中微子一直阴魂不散，哥本哈根的同僚违背一切证据、确信宇宙射线构成物是质子，玻恩提出了完全不可量化场论，还有正电子发射方面的难题，人们根本无法精确计算出任何数值，理论物理学现在真是糟透了。[24]
奥本海默对量子论的现状陷入了深深的悲观中，安德森在伦敦会上展示研究结果之前即是如此。1934年11月，安德森展示了这些最终数据后，奥本海默以《高能射线吸收公式是否正确？》为题向《物理评论》投稿。[25]针对文章题目中的问题，他本人给出了响亮的否定答案。他强调这一问题具有双重性：首先，贝特-海特勒理论预言出了能量云室电离作用的增强，安德森、尼德美尔和保罗·昆茨（Paul Kunze）并未观察到这一现象；其次，安德森和尼德美尔测出的比能损耗貌似也过低，无法与该理论相容。于是奥本海默认为，“承认公式是错误的，或者将穿透效果归因于其他某种可吸收性较低的射线构成成分，在此之后才有可能对宇宙射线的强穿透性质进行公正的评价”。[26]因此，从理论上奥本海默对发散问题等保持着根本性的反对意见。此后，安德森的穿透研究结果公布时，奥本海默将其用为证明该理论本质不健全的进一步证据。
奥本海默总结称，这些公式无法适用于高能情况，后来他又试图解释这一不适用的原因，并给出了基于经典洛伦兹电子理论的论证过程。假设电子是电荷在球体中的球面对称分布，经典电子半径为r0=e2/mc2，则只要我们将辐射视为电子的反作用力（v=球体速度），就可以通过F=ma可以得知电子的正确运动：
根据洛伦兹理论我们求出r0，即距离的时间性能量守恒，然后可以确定Frad的值。换言之，T约等于r0/c，其中c为光速，T表示球面一点辐射出的射线穿过球体、到达球面另一边的时间。实质上，球面对自身电场的反作用力使得球体表现出了附加质量；这一力所做的功在量上同球面辐射释放的能量是相等的。若球体释放的功率为P（t），则
由经典电磁学可知则由式3.11可轻易得出
为了明确地运用经典电子理论，该项和高次项必须较小。大概而言，则由上式可以得出
高阶导数项也受到类似的限制。电子运动频率高于（c/r0）时很明显违反了上式中的情况。在量子论条件下，波长小于康普顿电子波长mc2/hc的频率是危险的频率。基于魏茨泽克和威廉姆斯改进后的能量损失理论的影响，傅里叶对抛射体电场进行了分解，检测了各个成分对原子电子的影响作用。若分解的大部分在于临界频率之上的频率，那么奥本海默预见的是灾难。
实际上，上文探讨的一般性魏茨泽克-威廉姆斯理论说明了这样的高频率并不重要。奥本海默的执念只是表达出了他对量子论必将面临危机的强烈预感。他所寻找的是失败的迹象。如果观察得足够仔细，你几乎什么都可以发现，果然奥本海默援引了玻恩最近提出的另一种电动力学观点，观点认为可能确实存在一种很大的高频构成部分。[27]奥本海默认为这就是量子电动力学的坟墓。
奥本海默将自己对高能量子论正确性的高度怀疑态度告知了他的学生罗伯特·赛培尔（Robert Serber）和温德文·弗里（Wendell Furry）等。弗里和J.F.卡尔森重新计算了不同能量光子产生电子对的数量，而后断言在低能条件下他们的实验结论同铍实验（产生了约5兆电子伏特的γ射线）获得了较佳的一致性。但是：
对于2000万伏特以上的能量而言，预测的电子对产生数量甚至要多于奥本海默和普莱赛特所计算的数量，因此就更加无法与实验结果相符。貌似这样的不一致性同量子电动力学具有的根本缺陷之间具有联系。[28]
总而言之，量子电动力学在各个方面均陷入了困境之中。由于该理论即将倾覆，可以证明其缺陷的证据更是比比皆是。奥本海默援引了玻恩的量子电动力学观点来说明该理论将如何倾覆。贝特发现，安德森的穿透射线观点正是对量子论的致命一击。在一段时间里，鉴于新的实验结果和发射的难题，弗里、卡尔森和洛塔尔·诺德海姆（Lothar Nordheim）也认定量子论必将在高能领域收获失败的结局。海森堡相信物理学中包括一种基本长度，因此他也摒弃了量子论。但是，无论物理学家们采取的是哪一种路线，新的实验结果都展示出了一个从未如此严峻的抉择：量子电动力学，抑或可吸收性比电子低的电离辐射。至少在当时而言，对这些问题感兴趣的物理学家们都选择了量子电动力学在高能条件下的覆灭。在给威廉姆斯的信中，玻尔写道：“我越发相信实验结果暗示了电子理论一种新的、基础的可能性，由此有充分的理由相信，经典理论的局限性会为其让位，但是新的迹象并未能给出什么指引。”[29]一种全新的理论貌似才是当下所需。
注释
[1] Bethe，interview，11 December 1980.
[2] Bethe，interview，11 December 1980.
[3] Bernstein，Bethe（1980），38.有关20世纪30年代核物理学家的移民情况，参见Stuewer，“New World，”BerWissenschaftsgesch 7（1984）：23-24.
[4] Bethe，interview，11 December 1980.
[5] Heitler，“Stössen，”Z.Phys.84（1933）：145-167；Heitler and Sauter，“Stopping，”Nature 132（1933）：892.在海特勒的工作之前，贝特仅考虑了两个制动过程：电离/激发和核散射。随着入射能量不断增加，这两种过程不大可能会出现。
[6] Heitler to Bohr，16 October 1933.BSC，file 20.3.
[7] Heitler and Sauter，“Stopping，”Nature 132（1933）：892.
[8] Bethe，interview，11 December 1980.贝特认为，更弱的（经筛选的）核电场会使入射粒子辐射少于预计——粒子因此可以进而穿透物质。
[9] Bethe and Heitler，“Stopping and Creation，”Proc.R.Soc.London，Ser.A 146（1934）：83-112.
[10] Bethe and Heitler，“Stopping and Creation，”Proc.R.Soc.London，Ser.A 146（1934）：103.
[11] Bethe and Heitler，“Stopping and Creation，”Proc.R.Soc.London，Ser.A 146（1934）：104-105.
[12] Anderson and Neddermeyer，“Energy-Loss，”Phys.Rev.46（1934）：325.
[13] Anderson and Neddermeyer，“Fundamental Processes，”Nuclear Physics（1935），181.
[14] Anderson to Bethe，7 June 1935，BC，box 3.
[15] Anderson and Neddermeyer，“Fundamental Processes，”Nuclear Physics（1935），181.
[16] Williams，“Nature of Particles，”Phys.Rev.45（1934）：729-730；Compton and Bethe，“Composition，”Nature 134（1934）：734-735.
[17] Anderson and Neddermeyer，“Fundamental Processes”Nuclear Physics（1935），182.
[18] 在低能量时，查德威克、布莱克特和奥基亚利尼的结果以及安德森的早期结果被安德森视为“结合以表明奥本海默和普莱赛特以及海特勒和索特在诠释所获得的2.6 MeV.光子能量结果的过程中发展的狄拉克理论的成功”。参见Anderson and Neddermeyer，“Fundamental Processes，”Nuclear Physics（1935），183.安德森与密立根一起写的早期论文中，他们评论了布莱克特和奥基亚利尼的著作，并支持密立根关于核正电子和电子哧射的初诞生理论。参见Anderson，Millikan，Neddermeyer，and Pickering，“Mechanism，”Phys.Rev.45（1934）：352-363.
[19] 讨论参见Nuclear Physics（1935），250.
[20] Weizsäcker to Bethe，5 December 1934，BC，box3.贝特的“逆向理论”是这样的：会议后不久，他和康普顿总结：假如宇宙射线明显包含有质子，那么纬度效应、东西效应和穿透粒子全部都可以得到解释，因而量子电动力学也可得到证明。参见Comptom and Bethe，“Composition，”Nature 134（1934）：734-735.
[21] Smith and Weiner，Oppenheimer（1980），161.
[22] Oppenheimer to Bohr，14 June 1933，in Smith and Weiner，Oppenheimer（1980），161-162.Oppenheimer to F.Oppenheimer，October 1933，in Smith and Weiner，Oppnheimer（1980），164.
[23] Oppenheimer to Uhlenbeck，fall 1933，in Smith and Weiner，Oppenheimer（1980），167-168.
[24] Oppenheimer to F.Oppenheimer，4 June 1934，in Smith and Weiner，Oppenheimer（1980），181.
[25] Oppenheimer，“Formulae，”Phys.Rev.47（1935）：44-52.
[26] Oppenheimer，“Formulae，”Phys.Rev.47（1935）：45.有关辐射衰减的更完整的探讨，参见Jackson（1975），chap.17.
[27] Born，“Quantum Theory，”Proc.R.Soc.London，Ser.A 143（1934）：410-437.
[28] Furry and Carlson，“Production，”Phys.Rev.45（1934）：137.
[29] Bohr to Williams，11 February 1935，BSC，file 26.4.