Waritrony czyli na tropie tajemnicy jądra atomowego

A ile wynosi masa nowych cząstek?

Obliczono, że powinna się zawierać między 0,7 i 1,4 masy protonu.

Nowe cząstki okazały się starymi znajomym; fizyków. Były to protony!

NOWA BROŃ

Zdawało się, że mgła została ostatecznie rozproszona. Bracia Alichanowowie mogli chyba teraz powiedzieć, że znaleźli to, czego szukali: protony w promieniach kosmicznych.

Alichanowowie nie utrzymywali jednak tego z całą stanowczością. Wyrażali się znacznie ostrożniej. Mówili: „Odkryliśmy, że wśród miękkich cząstek kosmicznych na poziomie szczytu Ałagez jest około 30°/o cząstek niepodobnych do elektronów. Możliwe, że są to protony“.
Wygórowane wymagania nie pozwalały Alichanowom na wyciągnięcie ostatecznego wniosku. Nie uważali oni bynajmniej, że dotarli już do samego sedna tajemnicy. Zbyt mało jeszcze wiedzieli o własnościach nowych „cząstek i nie wyznaczyli z dostateczną dokładnością ich masy.

W tym samym czasie, gdy Nikitin prowadził dalej badania z licznikami proporcjonalnymi w nadziei uzyskania dokładniejszych wyników, Alichanowowie poszli do tego samego celu inną drogą, chwycili za nową broń.

Broń ta nazywa się magnes. Fizycy od dawna wiedzą, że magnes działa na każdą naładowaną cząstkę znajdującą się w ruchu; mianowicie odchyla jej tor. Im lżejsza jest mikrocząstka i im wolniej się porusza, tym silniej magnes zakrzywia jej tor.

Z tego właśnie prawa postanowili skorzystać Alichanowowie w celu zbadania własności mikrocząstek kosmicznych.

Pierwszy magnes zbudowany przez Alichanowów ważył 3 tony. Nie można go było, nawet w stanie rozebranym, przetransportować na szczyt Ałagezu po górskiej ścieżce. Toteż w 1945 r. ułożono drogę od najbliższego osiedla do jeziora Kara-Gel. 3-to-nowy magnes wniesiono na wysokość 3 250 m nad poziomem morza i zmontowano go na brzegu jeziora w specjalnie do tego celu zbudowanym domu.

Na górze Ałagez rozpoczęło działalność stałe wysokogórskie laboratorium do badania promieni kosmicznych.

Przystąpiono do pierwszych doświadczeń. Poza magnesem uczestniczyli w nich dawni pomocnicy Alichanowów — liczniki.

Jeden licznik ustawiono nad magnesem w odległości 50 cm od wejścia do szczeliny między biegunami. Drugi licznik umieszczono niżej, tuż przy wejściu do szczeliny. Trzeci umieszczono pod magnesem w odległości kilku centymetrów od wyjścia ze szczeliny.

Prześledźmy losy jednej cząstki kosmicznej, która przeleciała przez pierwszy i drugi licznik. Cząstka taka musi oczywiście trafić do szczeliny między biegunami magnesu. Tutaj jednak działają na nią siły magnetyczne. Toteż tor cząstki wewnątrz szczeliny nie może pozostać prostoliniowy — siły magnetyczne zakrzywią go. Jeśli odchylenie to jest niewielkie, to cząstka po przejściu przez szczelinę może jeszcze trafić do dolnego licznika. Przy większym odchyleniu cząstka przejdzie obok licznika.

Alichanowowie tak dobrali siłę i rozmiary magnesu, by lekkie elektrony, które dostaną się do szczeliny między biegunami, były przez magnes odchylane tak silnie, aby nie trafiały do dolnego licznika. Pozwoliło to Alichanowom oddzielić elektrony od pozostałych cząstek kosmicznych. Dzięki magnesowi uczeni mogli być pewni, że każda cząstka zdolna do pokonania sił magnetycznych i trafienia do dolnego licznika powinna być cięższa od elektronu.

Sygnały od wszystkich trzech liczników dochodziły po wzmocnieniu do układu koincydencyjnego, który pozwalał numeratorowi mechanicznemu liczyć tylko w tym wypadku, gdy cząstka przechodziła przez wszystkie trzy liczniki. W ten sposób numerator rejestrował tylko takie cząstki, które magnes odchylał słabiej niż elektrony.

Przy pomocy takiego urządzenia Alichanowowie mierzyli ilość cząstek, które przebiegały podczas doświadczenia przez trzy liczniki. Okazało się, że w ciągu godziny przez liczniki przebiegało średnio około i”i cząstek. Ponieważ elektronów nie liczono, więc wszystkie te cząstki należały do rodziny ciężkich.

Co można było powiedzieć o tych cząstkach?

Można było utrzymywać, po pierwsze, że są wśród nich mezony. Ponadto można było przypuścić, że wśród tych ciężkich cząstek powinny występować również nowe cząstki Alichanowów, jeśli tylko rzeczywiście istnieją w przyrodzie.

Udowodnić lub zaprzeczyć ich istnieniu można było najbardziej bezpośrednim sposobem. Jak wykazały poprzednie doświadczenia, nowe cząstki powinny grzęznąć w płycie ołowianej o grubości od 3 do 5 cm. Mezony zaś łatwo przechodzą przez taką płytkę. Jeżeli więc płytkę taką umieścimy pod magnesem ponad trzecim licznikiem, to będą do niego dochodziły tylko mezony i urządzenie powinno naliczyć nie 170 cząstek na godzinę, lecz mniej — mniej właśnie o ilość nowych cząstek, które u-grzęzły w ołowiu. Jeżeli więc liczniki podadzą poprzednią liczbę, będzie to świadczyło, iż żadne nowe cząstki nie istnieją, a śmiałe przypuszczenie Alichanowów było jedynie bolesnym błędem.

Cóż wykazały liczniki?

Dla płytki o grubości pół centymetra podały tę samą liczbę 170 cząstek na godzinę.

Wynik ten nie uległ zmianie i dla grubszych płytek — o grubości 2 i 3 centymetrów.

Następny za to centymetr ołowiu przyniósł Ali-chanowom bezsporny dowód słuszności ich przypuszczeń. Przez warstwę ołowiu o grubości 4 cm przechodziło nie 170 cząstek na godzinę, lecz tylko 145. W płytce pozostawało 25 cząstek — 25 nowych cząstek Alichanowów.

W ten sposób udało się więc wreszcie Alichano-wom oddzielić wszystkie trzy rodzaje kosmicznych mikrocząstek. Elektrony odrzucał na bok magnes, nowe cząstki grzęzły w ołowiu, mezony prze. nikały przez ołów i biegły dalej. Każda rodzina znalazła swoje miejsce.

NARODZINY IMIENIA

Krok za krokiem, szczebel za szczeblem Alieha-nowowie wspinali się na szczyt.

Pierwsze próby z magnesem, przeprowadzone latem 1945 r., wykazały bezspornie istnienie nowych cząstek. Latem zaś następnego roku Alichanowowie wespół ze swoim współpracownikiem A. Wajsen-bergiem przystąpili do pomiaru masy tych cząstek.

Dodaj komentarz