Waritrony czyli na tropie tajemnicy jądra atomowego

Bez wątpienia powinny być inne, jest to zupełnie zrozumiałe. Jedno miasto znajduje się na poziomie morza, inne — nieco wyżej; Ery. wań wznosi się na wysokości 960 m nad poziomem morza. Im wyżej, tym bardziej rozrzedzone jest powietrze i tym łatwiej mogą biec mikrocząstki kosmiczne. Wszechobecne mezony, które potrafią przeniknąć do dna oceanu lub do głębokich szybów kopalnianych, mogą bez trudu przejść przez całą wielokilometrowej grubości atmosferę ziemską. Dla lekkich jednak elektronów, jak już mówiliśmy, atomy powietrza stanowią poważną przeszkodę. Toteż im bliżej poziomu morza, gdzie powietrze jest najgęstsze, tym szybciej elektrony tracą swą energię na tworzenie ulew, tym szybciej „zatrzymują się“, czyli są pochłaniane przez powietrze. Znaczy to, że im wyżej znajdujemy się nad poziomem morza, im bardziej rozrzedzone jest powietrze, tym więcej powinno być elektronów wśród mikrocząstek kosmicznych.

Alichanowowie chcieli to sprawdzić. Postanowili zmierzyć przy pomocy swoich przyrządów ilość cząstek miękkich i twardych na znacznie większej wysokości nad poziomem morza niż w stolicy Armenii.

NA SZCZYCIE AŁAGEZ

W odległości siedemdziesięciu kilometrów od Ery-wania znajduje się góra Ałagez. Droga do niej prowadzi wzdłuż malowniczych wsi ormiańskich i zielonych winnic.

W 1942 roku szosą wiodącą do góry Ałagez można było przejechać samochodem tylko około 40 km. Dalej szła górska dróżka dostępna jedynie dla piechura lub konia. Wznosząc się coraz bardziej stromo ścieżka prowadziła do przeźroczystej wody jeziora Kara – Gel, położonego na wysokości 3250 m nad poziomem morza. Na brzegu jeziora stał mały domek stacji meteorologicznej.

To właśnie miejsce wybrali Alichanowowie dla przeprowadzenia swoich doświadczeń.

Nad jeziorem rozbito namioty. Jedne z nich służyły jako mieszkania, drugie — jako laboratoria.

I w tych niezwvkłych warunkach przyrządy Alichanowów działały tak samo sprawnie jak w nurach Uniwersytetu Erywańskiego. Zastukały nume. ratory mechaniczne, licząc mikrocząstki wpadające do liczników… A gdy policzono, ile miękkich i twardych cząstek złowiły przyrządy podczas wszystkich doświadczeń na górze Ałagez, okazało się, że cząstek miękkich, jak należało oczekiwać, było więcej niż w Erywaniu. Ilość miękkich cząstek wynosiła teraz. 60% w stosunku do liczby twardych, tj. mezonów.

Alichanowowie otrzymali więc dwie liczby. Na wysokości 3250 m nad poziomem morza na każdą setke mezonów nrzvnada sześćdziesiąt elektronów — 60%. Na wysokości 960 m ilość ta zmniejsza się w przybliżeniu dwukrotnie — do 35%. Innymi słowy, między obydwoma poziomami znika 25 elektronów na każde 100 mezonów.

Gdzie się podziewa te 25 elektronów?

Pochłania je oczywiście powietrze — przyłączają się do jego atomów.

Czy mogli teraz Alichanowowie powiedzieć, ile elektronów rodzi się z mezonów na dowolnej wysokości od Ziemi? Inaczej mówiąc, czy mogli oni teraz przepowiedzieć, posługując się wynikami swoich pomiarów, ile kosmicznych mikrocząstek jednego i drugiego rodzaju naliczyliby swoimi przyrządami, gdyby wznieśli s!ę z nimi jeszcze wyżej, na przykład na szczyt Mount Everest.

Nie. tego Alichanowowie nie mogli jeszcze powiedzieć.

Ich pomiary wykazały, jak zmniejsza się, wskutek pochłaniania w powietrzu, ilość elektronów między poziomami 3250 i 960 m. Pozostawało jednak niewiadome, ile w ciągu tego czasu na tej samej drodze powietrznej pojawia się nowych elektronów z rozpadu.

Alichanowowie postanowili to zbadać. W tym celu obmyślili doświadczenie, które na pierwszy rzut oka nie ma żadnego związku z tym zagadnieniem. Postanowili zmierzyć w jez’orze Kara – Gel, w jakim stopniu pochłaniane są miekkie cząstki kosmiczne w wodzie na różnej głębokości.

W tym celu na górze Ałagez zbudowano tratwę, na której w wodoszczelnej komorze umieszczono przyrządy. I tratwa z uczonymi i przyrządami wypłynęła na środek jeziora.

Dotąd przyrządy Alichanowów występowały w roli alpinistów. Teraz przekształciły się w nurków!

Pomiary na ieżiorze pozwoliły Alichanowom ustalić prawo pochłaniani miękkich cząstek kosmicznych w wodzie. Okazało się np , że na głębokości dwóch metrów ilość miękkich cząstek wynosi zaledwie 10% w stosunku do ilości ciężkich.

Liczba ta pomogła Alichanowom rozwiązać interesujące ich zagadnienie. Chodzi o to, że prędkość twardych cząstek, tj. mezonów, jest tak wielka, że krótką droee kilku metrów przebywają one w ciągu czasu kilka tysięcy razy krótszego niż czas ich życia. Toteż w warstwie wody o grubości dwóch metrów me zdążą poiawić sie żadne nowe elektrony powstałe z rozpadu. W takiej jednak warstwie wody zawiera się na wagę dokładnie tyleż materii, co w warstwie powietrza właśnie między wysokością 3250 i 960 metrów nad poziomem morza. Innymi słowy, warstwa powietrza między tymi wysokościami jest w stosunku do przebiegających cząstek równoważna warstwie wody o grubości dwóch metrów. Stąd jednak wynika, że gdyby między tymi wysokościami nie rodziły się nowe elektrony rozpadu, to na wysokości 960 metrów nad poziomem morza powinno ich być tyle, ile pod wodą na głębokości dwóch metrów w jeziorze Kara – Gel, tj. 10 razy mniej niż mezonów. Jak jednak widzieliśmy, Alichanowowie stwierdzili, że W Erywaniu na każdą setkę mezonów przypada nie 10, lecz 35 elektronów. Oznacza to, że między wysokościami 3250 i 960 metrów nad poziomem morza wytwarza się 25 nowych elektronów z rozpadu mezonów.

Był to niezmiernie doniosły wniosek. Posłużył on po pierwsze jako dowód, że mezony istotnie przekształcają się w elektrony, po wtóre zaś znając ilość elektronów rozpadu między obydwiema wysokościami i znając ponadto gęstość powietrza na tych wysokościach, można było bez trudu przewidzieć ilość elektronów w promieniach kosmicznych na wysokości 3250 metrów nad poziomem morza.

Rzecz zrozumiała, że obleczenia takie były potrzebne Alichanowom jedynie po to, aby raz jeszcze sprawdzić prawidłowość swoich pomiarów. Jak wiemy, liczba ta była im już znana z pomiarów z licznikami na szczycie Ałagez.

Dodaj komentarz