Виктор де Касто - PRO Антиматерию

Так что, когда позитроны впервые разглядели, их не признали; а произошло это, как мы уже говорили, за пять лет до появления теории Дирака. И увидел их в 1923 году русский физик Дмитрий Скобельцын в Ленинграде, когда исследовал гамма-лучи.

Все видели след от реактивного самолета, след может оставаться в небе в течение нескольких минут и по нему можно следить о движении самолета. Такие следы состоят из крошечных капелек воды, которые конденсируются на выхлопных газах и создают длинное тонкое облако. Подобные признаки можно увидеть и в диффузионной камере, или камере Вильсона. Камера Вильсона – это первый трековый детектор заряженных частиц. Она была изобретена английским физиком Чарльзом Вильсоном в 1912 году. Действие камеры основано на конденсации пересыщенного пара (образовании мелких капелек жидкости) на ионах, возникающих вдоль следа (трека) заряженной частицы. По сути это стеклянная коробка, в которой находится влажный воздух при низком давлении, также имеется поршень, который может внезапно позволить воздуху ворваться в камеру. Затем водяные пары из воздуха конденсируются на любых заряженных частицах, открывая их присутствие и движение миниатюрными следами, состоящими из паров. Для физиков, занимавшихся атомной физикой в начале ХХ века, камера Вильсона была подобна телескопу у астрономов. Она делала видимым то, что недоступно невооруженному глазу.

Гамма-лучи не оставляют непосредственных следов. Они чем-то похожи на человека-невидимку, придуманного Гербертом Уэллсом – они выдают себя, на что-то наталкиваясь, как герой Уэллса сталкивался с людьми. Именно так Скобельцын и решил их поймать. Невидимые гамма-лучи выбивали электроны из атомов в камере Вильсона, их следы Скобельцын мог видеть, а по ним надеялся получить и доказательства по гамма-лучам.

Камера Вильсона – один из первых в истории приборов для регистрации следов заряженных частиц. За это изобретение Чарльзу Вильсону присуждена Нобелевская премия (1927)

Это сработало – и даже слишком хорошо. Гамма-лучи оказались настолько мощными, что в дополнение к выбиванию электронов из газа они также выбивали их и из стенки камеры, что мешало замерам, которые пытался сделать Скобельцын. Затем ему пришла в голову идея избавиться от нежелательных электронов, поставив камеру между двумя полюсами большого магнита. «Облака» внутри стали менее густыми, видимость стала лучше, и это открыло нечто совершенно неожиданное: казалось, что магнит заставляет некоторые «электроны» отклоняться «не в ту сторону».

Сегодня мы знаем, что Скобельцын видел позитроны, положительно заряженную «анти»-версию электрона. Но ничто из этого не ожидали увидеть в 1923 году. Аномальные следы ставили в тупик и также отвлекали ученого от исследований.

Новость об этих следах распространилась в научном сообществе, и через пять лет Скобельцын решил показать их на международной конференции в Кембридже. Все удивились так же, как был удивлен он, но никто не мог предложить объяснения. Удивительно то, что он демонстрировал все это в 1928 году в Кембридже, в тот же год и там же, где Дирак выступит со своим теоретическим предсказанием существования позитронов, следы которых будут напоминать электроны, «направляющиеся не в ту сторону». Однако поскольку никто в то время не имел оснований ожидать, что позитроны существуют, да еще и проявятся в эксперименте Скобельцына, Нобелевскую премию он, можно считать, упустил.

Точных данных о том, присутствовал ли Дирак на этой конференции, нет. Но скорее всего не присутствовал – он же был математиком, и только в дальнейшем выяснилось, что его работа имеет значение для космических лучей. Вероятно, Дирак даже не знал о находках Скобельцына.

Роберт Милликен (1868–1953) – американский физик. Экспериментально проверил квантовую теорию фотоэффекта Эйнштейна и определил численное значение постоянной Планка. Международный астрономический союз присвоил имя Милликена кратеру на обратной стороне Луны

Магнитное поле заставляет заряженные частицы отклониться от курса. Отклонение получается больше в случае легких или медленно движущихся частиц, чем для более тяжелых и быстрых. Направление показывает, является заряд отрицательным или положительным: отрицательные идут в одну сторону, налево, а положительные в другую, направо. Однако нашлись и такие, которые шли прямо сквозь камеру, которую использовал Скобельцын. Эти следы оставляли электроны, которые двигались столь быстро, что магнитное поле едва ли успевало на них повлиять и отклонить перед тем, как они исчезали. Они двигались гораздо быстрее, чем могли частицы из любого радиоактивного источника или гамма-лучей, известных в то время. В действительности их выбили из атомов космические лучи. Хотя Скобельцын этого не понял, он стал первым, кто наблюдал следы самих космических лучей. Почти точно, что это лучи содержали не только электроны, но и позитроны, но они недостаточно отклонялись для того, чтобы обратить на себя внимание, поэтому ученый не стал заниматься более детальным изучением вопроса и упустил Нобелевскую премию во второй раз.