Загадки микромира

Такие темпы «разговора» в современном эксперименте физики высоких энергий просто немыслимы. Теперь необходим оживленный диалог, и по возможности без пауз.

В арсенале экспериментаторов давно находится прибор — сцинтилляционный счетчик. Заряженные частицы, попадая в него, возбуждают световую вспышку, которую чувствительная лампа-фотоумножитель тотчас превращает в электрический импульс. С помощью этого счетчика по амплитуде импульса можно легко отличить протоны от электронов и мезонов, если энергии их невелики. Правда, у релятивистских частиц, движущихся почти со скоростью света, все импульсы одинаковы, и по ним невозможно определить «сорта» частицы. Но экспериментаторы, работающие в физике высоких энергий, увидели в этом приборе одно ценное качество: сигнал от каждой пролетевшей частицы поступает от сцинтилляционного счетчика очень быстро, за 10^–9 секунды, как раз то, что нужно.

Итак, на протяжении всей установки расположили около 50 сцинтилляционных счетчиков. Их поместили перед искровыми камерами, перед магнитом и за ним. Счетчики установили так, что частицы, которые необходимо зарегистрировать, обязательно должны были пролететь через них. Теперь по порядку поступления импульсов, который соответствует геометрии полета частицы через установку, можно найти пи-мезоны, образовавшиеся от распада нейтральных каонов, и дать команду искровым камерам, чтобы они включились для регистрации.

Но легко сказать — найти пи-мезон! Человеку, даже самому расторопному, не под силу сделать все это за доли секунды. Поэтому вместо него работают специальные электронные «логические» схемы. В течение миллиардной доли секунды они успевают проанализировать импульсы всех сцинтилляционных счетчиков, и если две частицы одновременно «чиркнули» по всем счетчикам в заданном порядке, электронная схема «считает» их искомыми частицами и «разрешает» запуск камер. И тогда в тех местах каждой камеры, где пролетела частица, возникает искровой разряд. В виде электрических импульсов с многочисленных проволочек каждой из 18 камер начинает поступать информация о координатах (x и y) траектории частицы в данной точке пространства.

Ну вот мы и прошли все метры, на которые протянулись мезонный канал и сама экспериментальная установка для регистрации короткоживущих ка-ноль-мезонов, возникающих в жидководородной мишени.

Но увиденное нами еще не исчерпывает списка всех важнейших узлов установки. В стороне от нее в «экспериментальном домике», где исследователи могут находиться во время работы ускорителя, стоят стойки с несколькими сотнями блоков электронной аппаратуры, начиненные десятками тысяч транзисторов, куда приходят все импульсы от установки. А еще в одном помещении расположено устройство, куда стекается вся информация. Здесь происходит контроль за работой одновременно всех приборов и каждого из них в отдельности. Без этого контроля установка, соединяющая в себе все самое передовое в экспериментальной науке и технике, превратилась бы просто в выставку современной аппаратуры. Конечно же, это электронно-вычислительная машина.

«Раньше, до разработки методики проведения экспериментов на линии с ЭВМ, — сказал И. Савин, — ставить такие опыты было бессмысленно». Объем информации опыта так велик, что даже вычислительная машина, напрягая до предела свою «память» и выжимая максимальную скорость, едва успевает принять и записать на магнитную пленку сведения о траекториях нужных частиц.

Окончен очередной сеанс работы на ускорителе. Физики возвращаются с ценнейшим грузом экспериментальных результатов, зашифрованных в магнитных пленках. Наступает новый этап работы, когда ученым нужен не ускоритель, а другая ЭВМ для обработки «полуфабриката» информации.

В главном вычислительном центре Дубны стоит мощная и быстрая вычислительная машина. По специальной математической программе «реконструкции» она восстанавливает из отрезков траекторий всю картину распада короткоживущих нейтральных ка-ноль-мезонов. Машина сама находит точку распада, угол между пи-мезонами, энергию этих частиц по отклонению в магнитном поле.

И когда все события, связанные с каонами, возникающими в жидководородной мишени, будут восстановлены и их характеристики в удобном виде записаны на новые магнитные пленки, пленки пойдут на дальнейшую обработку.

Несмотря на то, что логические схемы добросовестно выполняли свои обязанности, некоторые из зафиксированных событий, только внешне похожих на ту ядерную реакцию, для поисков которой и создана эта сложная экспериментальная установка, могут оказаться случайными. Поэтому последнее слово опять предоставляется физикам.

Пленки с результатами, полученными интернациональной группой физиков под руководством И. Савина, были продублированы и окончательно обработаны в Дубне, Праге и Будапеште.