Охотники за частицами

И этот звонок дает… второй счетчик. Он установлен вслед за первым так, что частица, пройдя через оба счетчика, должна неминуемо побывать в камере. Причем звонок последует только в том случае, если импульсы в обоих счетчиках возникнут практически одновременно.

Даже на людной улице маловероятно, чтобы у дверей дома послышались одновременно шаги двух людей, идущих не к вам. Так и в счетчиках: вероятность того, что в один из них попадет одна, а в другой одновременно другая частица, даже в обильном потоке частиц весьма невелика.

Когда физики хотят избавиться и от этого неприятного совпадения, то ставят друг за другом даже три счетчика. Тогда уже совпадение становится почти невероятным. Такая комбинация счетчиков оправданно названа телескопом. Она выделяет частицы, следующие по вполне определенному направлению. Так же, как телескоп улавливает свет от какой-то одной звезды, а не от всего небосвода сразу.

На этом рисунке два счетчика Гейгера, установленные спереди и сзади камеры Вильсона, образуют телескоп счетчиков. Из великого множества световых лучей, идущих по всевозможным направлениям, обычный телескоп отбирает только те, которые распространяются по данному направлению, например от выбранной для наблюдения звезды. Так и телескоп счетчиков отбирает из множества частиц, летящих по всевозможным направлениям, только те, что испускаются определенным источником и должны неминуемо пройти через камеру.

Итак, к вам пришли: счетчики дали звонок. Теперь можно раскрывать объятия. Но кому? Пока сигнал от счетчиков дошел до камеры, пока вспыхнул свет, частицы… — чуть было не сказал: «и след простыл». Нет, след, который оставила частица в охлажденной при расширении камере, «горячий».

Но поторопитесь, он быстро «остывает», уже через считанные доли секунды колонка ионов, на которую осели капельки сконденсировавшегося пара, теряет свои стройные очертания. А камера наполняется настоящим туманом: конденсация идет полным ходом.

Что ж, меры приняты: сработала быстродействующая автоматика. Получен хороший, интересный снимок.

А камера тем временем снова готовится к работе. Прежде всего из нее надо убрать ионы и туман. Производится поджатие, камера возвращается к исходному объему и температуре. Ионы высасываются из объема небольшим вспомогательным электрическим полем (чтобы никаких лавин и «разъяренных жалобщиков» не было — это только затягивает время подготовки камеры). Теперь можно производить новое расширение, и камера снова готова раскрывать свои «фотообъятия».

Телескоп счетчиков можно сориентировать в любом направлении, направить на любую точку неба… и Земли. Что касается Земли, то она так же мешает изучению космических лучей, как сами эти лучи мешают измерениям «земной» ионизации. Помните? — с этой помехи все и началось.

Да, к сожалению, телескоп счетчиков имеет неприятное отличие от обычного телескопа. Он, вроде двуглавого орла, одновременно смотрит направо и налево, или вверх и вниз. Он одинаково чутко отзывается на частицы, пришедшие как по данному, так и в точности противоположному направлению. Иными словами, он не позволяет отличить частицу, пришедшую из какого-нибудь атома урана, запрятанного в земной толще, от частицы, прилетевшей из неведомых космических глубин.

Однако можно на один «глаз» телескопа надеть «шоры». Кстати, физики так и делают: экранируют телескоп снизу толщей свинца, который хорошо поглощает «земное» радиоактивное излучение.

Камера дает первый урожай

Но вот исследователь направляет телескоп на Землю. Неподалеку от телескопа он располагает радиоактивный препарат, в стенке камеры делает небольшое окошечко и закрывает его тонкой металлической пластинкой.

На пластинку падает пучок альфа-лучей от препарата. Толщину ее можно подобрать так, что все бета-лучи застрянут в пластинке. Это — для той же чистоты опыта.

Собственно говоря, на первых порах исследователь обходится даже без придуманного позже телескопа. Он помещает радиевый препарат вплотную к стенке камеры. Альфа-частиц много, и добрая их половина влетает в камеру.

Опыт, конечно, затягивается. Еще никакой электроники нет, и камера, бывает, срабатывает впустую. Но вот на одной фотографии исследователь — его можно назвать Эрнест Резерфорд — замечает любопытное явление. Один след в веере жирных следов альфа-частиц как бы расщепился надвое.