57
КАК ВИДЯТ НЕВИДИМОЕ
Люди невероятно быстро привыкают к самым удивительным достинениям науки и техники. Можно ли когнибуд сегодня ознакомить рассказом о телевизоре, реактивном самолете или искусственном спутнике Земли? Даже луноход — это пораизтельное творение современной науки и техники — занял в нашем воображении общное место рядом с электронной вычислительной машиной,atomной электростанцией и механизмом передачи наследственных признаков от поколения к поколению. Мы избалованы обилем новых замечательных возможностей, которые современная научно-техническая революция непрерывно передает в распоряжение человека ученоечеству. На уже почти ничем нельзя удивить. А ведь это, в обшем-то, плохо. Ибо без удивления нет интереса, а без интереса нет желания что-то узнать по-настоящему, изучить, исследовать самому.
No daвайте на минуту отрезимся от этого «всезначства» и задаумаемся над таким вопросом. Атомы состоит из электронов и atomных ядер. Атомные ядра образованы из протонов и нейтронов. Каковы размеры этих частиц? Радиус протона или нейтрона порядка cm. Следовательно, любая из этих частиц, грубо говоря, заключана в объем порядка cm. Точка, которая стоит в конце предыдущего фразы, имеет радиус, примерной равный четверти миллиметра. Шар с таким радиусом будет иметь объем порядка cm. Следовательно, в нем можно было бы размерить элементарных частиц! Как же должны быть малы эти частицы, чтобы уменьшиться в таком гигантском количестве внутри нашей точки. Ни глаз, ни микросkop, даже с самым сильным увеличением, не может их заметить. Но все вы видели в учебниках и популярных книжках отчетливые фотографии следов таких частиц. Они были получены при помощи знаментий камеры Вильсона. Влядитесь в них внимательно, и перед вам откроется новый мир. Вот, например, фотографии следов, оставленных электронами. Один следы длины, они проходят через камеру, слегка изгибая в пронизывающем ее магнитном поле. У этих электронов большая энергия. Другие следы — короткие, сильно искривленные — оставшиеся их электроны имели небольшой запас энергии. Некоторые следы как бы расшеллются у конца — произшло столковение с atomом, закончившее удалением одного из электронов с его оболочки.
Помните, как обнаружили человека-невидимку, героя одномменного романа Гербerta Уэлласа? Преследователь упидели следы босых ног, прямо на глазах появляющейся друг за другом на свекх снегу. Человек был невидимым, но следы его оставались. Также и здесь — частицы невидимы, но след их разрушительного работы налично.
Глядя на фотографию неизвестного нам человека, мы очень мало что может узнать о нем по существу. Разве что сумем установить пол и приближительно оценить возраст. Фотография не раскажет нам, чистый он или нет, любит ли он музыку, какова его профессия, есть ли у него детей и если есть, то как он к ним относится.
Иное дело — фотографии следов элементарных частиц в камере Вильсона. Изучая их, мы можем точно определить природу частиц, установить их энергии, загрывы, характер взаимодействия друг с другом, взаимодействия других энергий, протонов или электронов не может не восхитаться совершенством, с которым зарегистированы все подробности их коротких, но полных драматических событий жизни. Камера Вильсона стала беспсещным помошником в самых разнообразных исследовании. Этот прибор является в некоторых родах высшим кассационным судом, который
58
экспериментатор может полностью довериться. Ни один человек, наделеный самым ярким талантом научного предвидения, не смог бы предсказать всех способностей этого прибора, обладающего столь искусительными могущестеем и неисчерпаемыми возможностями.
В 1970 году издательство «Атомизdat» выпустило интервью научно-гопулярую книгу И. М. Беккермана «Невидимое оставляет след»*). В ней содержится подробный рассказ о том, как была создана камера Вильсона и какке удивительные открытия сделаны при помощи этой камеры. Несомненным достоинством книги является то, что И. М. Беккерман знакомит читатель не только с приборами и исследованием, научными идеями и путем их реализации. Книга рассказывает и об автора этих идей и приборов, замечательном английском физике Чарльзе Томсоне Рисе Вильсоне. Читая книгу, мы узнали интересные подробности его жизни, видим, какого огромного труда и направления потребовал создание его камеры. Телерб-то все какется нам удивительно простым. «Конденсация пересыщенного пара на заряженных частяхах!» — скажет современный физик. Но в те дни, когда Вильсон начинал сезон исследования, еще никто почти ничего только не мог сказать ни о механизме конденсации паров, ни природа заряженных частниц. В 1895 году Вильсон начал исследовать условия образования тумана и лишь в 1911 годуродилась его «туманная камера».
Книга подробно прослеживает судьбу камеры Вильсона — как советские физики П. Л. Капица и Д. В. Скобельцын помещили ее в магнитное поле (что позволило легко определить знак заряда части по характеристииях их путей), как японский физик Шимзу и английский физик Блэккет автоматизировали ее работу, как ее заставили работать значительное быстрее, изучать миниматорные молнина — электрические разряды в газах и т. д.
Появление части высоких энергий, создавемых современнымиускорителими заряженных частниц, вызвал необходимость в коренной реконструкции камеры Вильсона. Чтобы не позволить частицам выходить из поля зреня камеры, надо было резко повысить плотность вещества на пути частиц. Учесть создают камеры Вильсона с высокими давлениями наполняющего их газа. Но даже при давлении 200 ампм частцы проходят в камере лишь небольшую долю своего пути. Значит, многие события происходит с ними уже за пределами камеры и никаких следов не остаются. Пришлось заменить пересыщенный пар, наполняющий общие камеры Вильсона, перегретий жидковую, в которой заряженные частицы образуют на сбоем пути пузырыки газа. Так же как и капельки тумана, эти пузырыки в закипающей жидкости образуют вокруг заряженных частниц. Первым такую «пузырыковую» камеру создают американский физик Дональд Глезер. Ее иногда называют «антикамерой Вильсона», так как у Вильсона в камере пересыщенный пар конденсируется в капельки жидкости, а у Глезера в перегретий жидкости возникают пузырыки пара.
И опять-tаки, рассказыва о рождения пузырыков камеры, автор подробно прослеживает ход мысли Доналда Глезера, шаг за шагом с логичской неизбежностью подводит читатель к конечной целии.
В книге И. М. Беккермана речь идет о сложных сс
временных исследований в области физики элементарных частиц. Но автор удивно выбирает материал и вплоне доступно излагает сумму суть дела, главное в расстатриваемых им исследований.
Собиться, описываемые в книге, подходят вплотную к сегодияшему дню, к проблемам, которые физики намерены решать на самом-могучемускорите заряженных частиц неподалеку от Москвы, под городом Серпуховым в молодом научном центре Протвино. Там смонтирован огромная живководородная пузырыковая камера «Мирабель», созданная французским учеными специалисты для нашегоускорителя. Диаметр камеры 1,6 м, длина 4,5 м. Все ее с необходимыми опорами свыше 200 тонн. Да еще магнит весом в 1150 тонн, внутри которого помещается камера. Какая огромная дистанция отделяет «Мирабель» от первой камеры Вильсона, которая без труда укладалась внутри небольшого чемодана! А ведь этот путь проиден за срок немного более полевка.
Вильсон умертом году от первой и единственной в его жизни тяжелой болезни. До последних дней он упорно работал, проявляя глубокий интерес к изучению новых, неизвестных наук явленей природы.
《Из всех великих ученых нашего века он был, пожалый, самым мягким и скокойным, самым равнодушным к почетям и славе. Свою беспредельную увлеченность накой он черпал в исключительной любви к миру природы, в преклонении перед ее красотой». Так оценил выдающийся исследователь космических лучей англійский физик Блэккет выдающегося английского физика Чарльза Томсона Риса Вильсона, создателя знаментий «туманной камеры».
В. А. Лешковце