Проклятые вопросы

Вот фотон рентгеновских лучей подобно невидимому бильярдному шару со скоростью света налетает на электрон — второй шар — и приводит его в движение. Ударив, фотон отдаёт электрону часть своей энергии.

Но сколько фотон отдаёт и сколько оставляет себе? Было ясно, что величина переданной энергии зависит и от первоначальной энергии рентгеновского фотона, и от направления, в котором полетит электрон.

Но Комптону никак не удавалось точно измерить энергию, получаемую электроном в отдельном акте взаимодействия. Ни он, ни другие учёные, бившиеся над этой задачей, не могли надёжно оценить такую малую порцию энергии. Эту цель и поставил перед собой Скобельцын, решивший во что бы то ни стало проверить теорию Комптона прямым экспериментом.

Он хотел измерить энергию отдельных фотонов и надёжно подтвердить предположение о прерывистой природе электромагнитной энергии, выдвинутое Эйнштейном. Кроме того, электроны невидимы, а учёному хотелось увидеть весь акт собственными глазами. Но как это сделать?

Скобельцын решил воспользоваться для этого одним остроумным прибором. Прибором, который умел невидимое сделать видимым. Принцип его работы звучит как парадокс: в приборе образуется туман, помогающий видеть. В современном исполнении вместе с системой автоматического управления камера Вильсона (так называют прибор по фамилии его изобретателя) напоминает заряженное ружье, готовое выстрелить при нажатии курка. Курком служит невидимая частица, несущая на себе электрический заряд. Это ружьё взводят, создавая в нём пониженное давление.

Попав в камеру Вильсона, наполненную разреженной смесью аргона с парами воды и спирта, частица разбивает на своём пути встречные молекулы, образуя ионы. И те невидимой цепочкой выстраиваются вдоль пути частицы. На этих ионах осаждаются капельки воды, прочерчивая в камере чёткий след движущейся невидимой частицы.

Так Дмитрий Владимирович решил первую часть задачи: увидел след электрона. Но сказать что-либо о взаимодействии электрона с электромагнитным полем учёный по-прежнему не мог.

Перебирая множество способов измерить силу взаимодействия таких невидимых глазу объектов, как электрон и отдельный фотон, Скобельцын, возможно, вспомнил увлекательную игру, называемую китайским бильярдом.

В наклонной доске сделаны лунки. Играющий, толкая шарик, лежащий в гнезде в нижней части доски, должен загнать его в лунку. Шарики, двигаясь по доске, описывают кривые линии. Чем медленнее начинает своё движение шарик, тем больше искривлён его путь. Если толкнуть шарик сильно, то есть сообщить ему большую начальную энергию, он покатится по более пологой кривой. Сила, искривляющая путь шарика, — это сила притяжения. Если доска китайского бильярда лежит горизонтально, то играть невозможно. Шарики будут двигаться по прямым линиям, как в обычном бильярде, и в лунки не попадут.

Но если шарики сделать из железа, а вблизи доски поместить сильный магнит, игра вновь приобретает смысл. Теперь магнитное поле, заменив поле тяжести, будет искривлять пути шариков.

Очень похожий по смыслу опыт и был задуман Скобельцыным. Он решил поместить в магнитное поле… камеру Вильсона. Вместо шариков использовать электроны, а роль толкачей поручить фотонам гамма-лучей радия.

Так он и поступил. Взял большой и сильный магнит, поместил между его полюсами камеру Вильсона и пропустил через неё гамма-лучи радия. Лучи, встречая на своём пути атомы вещества, заполняющего прибор, выбивали из них электроны. Чем большую энергию несли с собой лучи, тем большую скорость движения приобретали электроны, тем меньше искривлялся их путь под влиянием магнитного поля.

Теперь учёный получил возможность по характеру искривления путей электронов, следы которых появлялись в приборе, и по углам их вылета из атомов судить не только об энергии электронов, но и об энергии исследуемых лучей.

Это был остроумный и точный способ измерения энергии не только электронов, но любых заряженных микрочастиц. Весть о нём быстро облетела научный мир.

Комптон направил молодому советскому учёному письмо, в котором поздравил его с изобретением нового метода и с важными для науки результатами опыта.

Новый метод широко вошёл в практику физических лабораторий. Он дал в руки учёных способ, которым по кривизне следа электрона или другой заряженной частицы можно определить не только знак заряда, но и энергию частицы. То есть можно опознать её!

Применение магнитного поля для исследования микрочастиц с тех пор стало основным в арсенале физиков. В магнитные поля помещают фотопластинки, огромные пузырьковые камеры и другие устройства, предназначенные для изучения микромира.

Впоследствии метод Скобельцына помог учёным познакомиться с целой плеядой микрочастиц. Но это пришло позже. Когда же Скобельцын впервые применил свой метод, это прежде всего помогло совершить перелом в науке о космических лучах…