Яков Гегузин - Капля

Магнитное поле создает силу, которая вынуждает за­ряженную частицу, летящую по прямой, изменить траек­торию полета, перейти на траекторию, которая является дугой окружности. Радиус этой дуги для частицы с опре­деленным отношением величины заряда к величине мас­сы тем больше, чем больше скорость, и тем меньше, чем больше напряженность магнитного поля. А направление движения частицы по дуге окружности определяется зна­ком ее заряда. Таким образом, в разных условиях опыта, меняя напряженность поля, изменяя радиусы изогнутых орбит, можно получить важные сведения о летящей ча­стице.

В 1932 году американский физик Андерсон, изучавший состав космических лучей, на фотографиях, полученных в камере Вильсона, которая находилась в магнитном поле, обнаружил капельные следы, изгибающиеся в разные сто­роны: следы начинались в одной точке и удалялись друг от друга. К этому времени уже было известно предсказание английского физика-теоретика Дирака о существовании позитрона. Согласно Дираку,исчезновение кванта лучистой энергии должно сопровождаться одновременным рожде­нием двух частиц— электрона и позитрона. Энергия кванта превращается в массу и кинетическую энергию этих частиц. Было сделано естественное предположение, что на фотографии запечатлен предсказанный Дираком процесс, и так как частицы несут заряды разных знаков, магнитное поле отклоняет их в противоположных нап­равлениях.

Предположение, действительно, естественное, разумное, но неоднозначное. А что если произошло чрезвычайно мало­вероятное, но принципиально возможное — камера за­фиксировала треки двух электронов, из которых один ле­тел из данной точки, а другой приближался к ней? В этом случае тоже будут два противоположно изогнутых капель­ных следа, встречающихся в одной точке. Чтобы исклю­чить возможность такого толкования, Андерсон перегоро­дил камеру Вильсона тонкой свинцовой стенкой, рассудив, что частица, пролетевшая через такую стенку, поте­ряет часть энергии и в магнитном поле будет двигаться по дуге с меньшим радиусом, что позволит точно опреде­лить направление полета: частица налетает на свинцовую перегородку с той стороны, где радиус кривизны остав­ляемого трека больше. С помощью этого остроумного при­ема он убедился в том, что две частицы, несущие одинако­вый заряд, вылетают из одной точки и разлетаются в раз­ные стороны. Одна из них — давно известный электрон, а вторая — впервые увиденный позитрон.

В действительности дело делалось не совсем так гладко и последовательно, как об этом здесь рассказано. Андер­сон — чистейшей воды экспериментатор — мог и не знать о совсем недавнем предсказании теоретика Дирака, и об­наружение позитронного трека ему досталось в награду за экспериментальное мастерство и проницательность при изучении фотографий, полученных в камере Вильсона.

В истории открытия позитрона нас главным образом ин­тересует капля, которая помогла увидеть новую частицу— крупинку антивещества!

В физических лабораториях она появилась сравнительно недавно, о ее рождении американский физик Дональд Гле­зер сообщил в 1952 году в апрельской книжке журнала « Physical Review » — «Физическое обозрение».

В тех лабораториях, где для обнаружения и исследова­ния элементарных частиц десятки лет пользовались ка­мерой Вильсона, в послевоенные годы стали появляться задачи, непосильные для нее. Она, восторженно именуе­мая «высшим кассационным судом в физике», не могла зарегистрировать частицы, обладающие очень высокими энергиями, поскольку такие частицы в газовой среде про­летают значительное расстояние, не вступив во взаимодействие ни с ядрами, ни с электронной оболочкой атомов газа. Если это расстояние сравнимо с размером камеры Вильсона, а тем более если существенно превосходит его — частицы пролетят сквозь камеру, ничего не сообщив о себе. Для регистрации таких частиц нужна камера, объ­ем которой заполнен веществом более плотным, чем газ, даже если он сжат значительным давлением.

Легко следовать логике, когда уже известны пройден­ные, точнее, преодоленные трудности на пути к открытию. Эта легкость— привилегия рассказчика, глядящего на старт с финиша, кроме того, у него есть право на некото­рые домыслы, касающиеся деталей пути. Воспользуем­ся этим правом, но будем помнить, что первооткрыватели идут путями резко индивидуальными и на поворотах ру­ководствуются иногда не логикой, а интуицией, иной раз сворачивая в сторону без особых соображений.