Waritrony czyli na tropie tajemnicy jądra atomowego

Zobaczymy, co nastąpi, gdy pręcik elektrometru połączymy z zewnętrznym końcem elektrody komory jonizacyjnej.

Gdy przed uruchomieniem komory jej elektrodę ładuje się elektrycznością dodatnią, listki elektrometru rozchylają się pod pewnym kątem. Wielkość kąta zależy od wielkości naboju listków. Im mniejszy jest ładunek, tym słabiej odpychają się złote listki elektrometru, tym mniejszy tworzą ze sobą kąt. W trakcie działania komory, elektroda jej zbiera jednak nieustannie elektrony, dobiegające do niej ze wszystkich stron komory. Każdy zaś elektron wnosi ze sobą niewielki nabój ujemny. Wskutek tego duży dodatni nabój elektrody i połączonych z nią listków elektrometru stopniowo coraz bardziej się zmniejsza, gdyż naboje przeciwnych znaków wzajemnie się znoszą. Złote listki elektrometru stopniowo zbliżają się więc do siebie, kąt między nimi staje się z każdą minutą mniejszy; odbywa się to tym szybciej, im więcej mikrocząstek przebiega przez komorę i im łatwiej potrafią jonizować gaz. Mierząc więc prędkość zbliżania się listków elektrometru, możemy wnioskować o prędkości jonizacji w komorze lub, jak to się mówi, o wartości prądu jonizacyjnego.

Komorę jonizacyjną połączoną z elektrometrem Alichanowowie dostosowali do badania promieni kosmicznych. Najpierw mierzyli prąd jonizacyjny, wywołany w komorze przez wszystkie cząstki kosmiczne — miękkie i twarde. Następnie otoczyli komorę dziesięciocentymetrową warstwą ołowiu. Odsiewali w ten sposób miękkie cząstki, które grzęzły w ołowiu, do komory zaś dochodziły same mezony. Prąd jonizacyjny zmniejszał się oczywiście. Teraz już zupełnie łatwo, korzystając ze zwykłej arytmetyki, można było porównać prąd jonizacyjny wywołany przez miękkie cząstki z prądem jonizacyjnym pochodzącym od mezonów.

I cóż się okazało?

Stwierdzono, że prąd jonizacyjny pochodzący od miękkich cząstek kosmicznych wynosi na poziomie szczytu Ałagez nie 60% prądu jonizacyjnego pochodzącego od mezonów, jak się tego można było spodziewać według podanych przez liczniki ilości cząstek obu rodzajów, lecz prawie dwa razy więcej!

Różne przyrządy dały Alichanowom różne odpowiedzi na to samo pytanie!

W 1943 roku Alichanowowie jeszcze staranniej powtórzyli wszystkie próby z komorą jonizacyjną. Aby uchronić komorę od domieszek promieniotwórczych w skałach, pomiarów dokonywali na jeziorze, na tratwie. Aby stwierdzić, jaki prąd jonizacyjny mogły wywołać ewentualne zanieczyszczenia samej komory, spuszczali ją do pieczary na głębokość 70 metrów pod ziemię…

Wszystko jednak na próżno. Dawne liczby znalazły potwierdzenie. Prąd jonizacyjny spowodowany przez miękkie cząstki wynosił 115%» w stosunku do prądu jonizacyjnego wywołanego przez cząstki twarde.

115, nie zaś 60, jak pokazywały liczniki! 115, nie zaś 46, jak tego wymagały obliczenia!

Jak więc wytłumaczyć tę dziwną sprzeczność wyników iiczoowych?

Dla wielu byłaby ona dowodem całkowitego niepowodzenia.

Dla Alichanowów była czymś zupełnie innym: świadectwem nowego zjawiska przyrody.

DROGA NA SZCZYTY

Pomiary przeprowadzone przez Alichanowów na szczycie Ałagez przy pomocy komory jonizacyjnej potwierdziły początkowe przypuszczenie badaczy. Teraz mogli już o nim mówić głośno. Przypuszczenie okazało się rzeczywistością. Szkic przekształcił się w wykończony rysunek. Przewidywania przybrały wyraźną postać odkrycia.

Alichanowowie nie mieli już więcej wątpliwości: W promieniach kosmicznych poza elektronami, fotonami i mezonami istotnie występują jeszcze jakieś inne mikrocząstki!

Alichanowowie poznali kilka ich własności.

Po pierwsze, cząstki te powinny posiadać nabół elektryczny. Przyrządy Alichanowów — licznik i komora jonizacyjna — reagowały bowiem tylko na naładowane cząstki. Jeżeli więc za rozbieżności wyników, uzyskane przy pomocy tych przyrządów, odpowiedzialne były jakieś nie wykryte dotąd cząstki, to rzecz zrozumiała, że powinny one posiadać nabój elektryczny.

Po drugie, cząstki te podobnie jak elektrony powinny być miękkie. Tym bowiem można wyjaśnić fakt, iż według wskazań liczników, na poziomie szczytu Ałagez ilość cząstek grzęznących w ołowiu wynosi nie 46% w stosunku do ilości mezonów, jak tego należało się spodziewać według obliczeń, lecz więcej, bo 60%. I na odwrót, gdyby nowe cząstki były twarde podobnie jak mezony i łatwo przenikały przez ołów, to liczniki dałyby mniejszą liczbę niż 46%. I w jednym i w drugim przypadku nie można oczekiwać zgodności z obliczeniami — obliczenia są bezsporne, ale odnoszą się przecież tylko do samych elektronów i

Po trzecie, nowe miękkie cząstki powinny posiadać zdolność jonizacyjną nieco większą niż elektrony z rozpadu. Tym właśnie można wytłumaczyć fakt, iż prąd jonizacyjny spowodowany przez miękkie cząstki był według pomiarów, przeprowadzanych na szczycie Ałagez przy pomocy komory jonizacyjnej, dwa razy większy niż należało się spodziewać według ilości cząstek wynikającej z pomiarów przy pomocy liczników.

Przypuszczenie Ali-chąnowów o istnieniu nowych cząstek kosmicznych w piękny sposób wyjaśniło rozbieżności w otrzymanych przez nich wynikach, uzgodniło obie dręczące pary liczb: 46 — 60 i 60 — 115.

Ale to jeszcze nie wszystko. Opierając się na wynikach swoich pomiarów, Alichanowowie mogli w przybliżeniu oszacować masę nowych cząstek. Okazało się, że powinna ona być znacznie większa od masy mezonów.

Czemuż równa się ona?

Czyżby masie protonu?

Tego Alichanowowie nie mogli jeszcze powiedzieć z dostateczną dokładnością. A było to zagadnienie najważniejsze. Masa bowiem i nabój mikrocząstki — to jej imię. Poznanie więc tego tajemniczego imienia stało się odtąd celem obu uczonych.

Do każdego celu prowadzą jakieś drogi. Należy je znaleźć. Im więcej ich, tym lepiej! To jest pierwsze zadanie uczonego.

Dodaj komentarz