Охотники за частицами

Но теперь счет времени начинает вестись именно на эти мгновения. Путь между счетчиками известен. Скорость — из примерного знания энергии и импульса частиц — тоже. А затем по простенькой формуле подсчитывается и время пролета искомых частиц в телескопе. При тех гигантских, околосветовых скоростях, которыми обладают частицы, это время ничтожно — миллиардные доли секунды.

Счет неуловимым мгновениям может вести только совершенная электроника. И она исправно ведет его. Частица засчитывается только в том случае, если через второй счетчик она пролетела с определенным запозданием после первого счетчика.

Вот и все. Сколько бы разных частиц с одинаковым импульсом ни пролетало через счетчики, электроника замечает лишь частицы с определенной скоростью, иными словами — с заранее назначенной массой.

Этот остроумный метод сортировки получил название метода запаздывающих совпадений. Теперь, сколько бы, например, пи-мезонов ни летело сквозь счетчики, они отворят «ворота» — допустим, камеры Вильсона — только, скажем, ка-мезонам.

В результате капкан не будет захлопываться без толку от каждого зайца. И будет ловить одних лишь волков. А это очень важно: ка-«волк» попадается куда реже, а потому ценится физиками гораздо дороже, чем пи-«заяц».

Сортировку разных частиц с одинаковыми импульсами можно произвести и по-другому, не вмешивая в это дело измерительные приборы. В густом потоке частиц они, случается, тоже ошибаются. Особенно если нужно вычесать из обильного потока знакомых частиц случайно затесавшиеся в него менее знакомые.

Теперь в ход идет электрическое поле. Оно ведь тоже сбивает частицы, но уже в зависимости от их скорости и массы порознь. Электрическое поле не то, что магнитное: его уже одинаковым импульсом не обманешь. И вот сбивает электрический ветер легкие и быстрые частицы сильнее, чем более тяжелые и медленные.

Но электрический ветер — и мы это уже знаем — при доступных напряженностях поля гораздо слабее магнитного ветра. Поэтому приходится действовать этим ветром на частицы дольше. Магнит уже на одном метре сильно собьет частицы в сторону. Электрическому ветру для этого нужен уже добрый десяток метров.

Такие установки физики назвали сепараторами. Они действительно отделяют «сливки» редких частиц от «молока» сотен обычных. Но очень уж велики они! Нельзя ли сделать поменьше?

Электромагнитный сепаратор частиц. Внутри длинной трубы сильное электрическое поле разделяет частицы одного знака заряда и одного импульса по массам — что-то вроде электрической призмы. Скорость разделяемых частиц столь велика, что даже при сильном электрическом поле приходится из-за малого отклонения частиц в стороны делать очень длинную трубу.

Можно, говорит Владимир Иосифович Векслер. Но для этого надо взять быстропеременное электрическое поле. Ускоритель выбрасывает вторичные частицы сгустками. Магнит сортирует их по импульсам.

И если в рассортированном потоке летят частицы, скажем, с двумя различными массами, то они создадут два сгустка. Можно так подобрать частоту электрического поля, чтобы оно пролетевший первым сгусток более легких частиц отклонило, например, вправо. А к моменту прилета сгустка тяжелых частиц поменяло бы свое направление и отклонило этот сгусток влево.

Вот и все. Теперь оба сгустка частиц разделены не хуже, чем положительные и отрицательные частицы после прохождения магнита!

Арсенал пополняется

Снимем одну из черных коробок на штанге телескопа. Вы ожидаете увидеть стеклянную ампулу счетчика Гейгера. Ничего подобного — перед вами блестит какой-то крупный кристалл.

Да, счетчик Гейгера в физике высокоэнергичных частиц сегодня скромно отходит в сторону. Чем быстрее летят частицы, тем активнее они разрушают ядерные семьи, но тем меньше у них остается времени, чтобы обращать внимание на электронные шкуры атомов. Что там мелкая электронная дичь по сравнению с заманчивой ядерной добычей!

Результат нетрудно предвидеть — ионизация падает. То один, то другой энергичный зверь проскочил бесследно через счетчик. Это неприятно. Физики не желают упустить ни одной интересной частицы.

На смену счетчику приходит кристалл. В нем атомы упакованы гораздо более плотно, чем в газе счетчика. А значит, и вероятность ионизации будет больше. Быстрые частицы вызывают в кристалле вспышки света — те самые вспышки, которые некогда до рези в глазах считал «белый раб» Резерфорда — Ганс Гейгер. И которые заставили его в конце концов «восстать» и придумать счетчик.