Waritrony czyli na tropie tajemnicy jądra atomowego

Jak już mówiliśmy, wielkość odchylenia cząstki przez magnes zależy od dwóch innych wielkości — od masy i od prędkości cząstki. Od tych dwóch wielkości zależy też, choć w nieco inny sposób, energia cząstki. A więc mierząc energię cząstki i jej odchylenie przez magnes, można poznać pozostałe wielkości — masę i prędkość.

Energię cząstek kosmicznych Alichanowowie wy. znaczyli mierząc ich zasięg w płytach ołowianych różnej grubości. Aby zaś mierzyć odchylenie cząstek przez magnes, obmyślili wraz z Nikitinem skomplikowaną instalację złożoną z mnóstwa liczników.

Nad magnesem w odległości 50 cm od wejścia do szczeliny między biegunami umieścili 10 liczników szczelnie przylegających jeden do drugiego, tak jak ołówki ułożone w wąskim pudełku. Taki sam rząd liczników zamykał wejście do szczeliny. Trzeci rząd umieszczono pod magnesem u wylotu szczeliny, czwarty zaś rząd w odległości 15 cm pod trzecim. Między trzecim i czwartym rzędem można było u-mieszczać płyty ołowiane o różnej grubości.

Każdy licznik pierwszych trzech rzędów posiadał swój wzmacniacz. Sygnał od każdego wzmacniacza zapalał lampkę neonową. Dzięki temu można było według błysku tej czy innej lampki dokładnie wskazać, przez który licznik przeszła mikrocząst-ka. Wszystkie liczniki w czwartym rzędzie były połączone ze sobą i miały jedną wspólną lampkę neo-
nową. Zapalenie się jej świadczyło, że cząstka przeszła na wylot poprzez ołowianą płytę. Jeśli cząstka grzęzła w płycie, to lampka nie zapalała się.

Aby nie liczyć cząstek postronnych, wpadających do liczników z boku, zastosowano układ koincydencyjny. Pozwalał on lampkom neonowym zapalać się tylko w dwóch przypadkach — gdy cząstka przebiegała przez wszystkie cztery rzędy liczników lub gdy przebiegała przez trzy górne rzędy, lecz nie trafiała do ostatniego.

Na wprost tablicy z lampkami neonowymi u-mieszczono aparat filmowy i fotografowano błyski lampek neonowych. Po przejściu każdej cząstki taśma filmowa automatycznie przesuwała się o jedną klatkę. W ten sposób, znając rozmieszczenie lampek neonowych na tablicy, można było po wywołaniu filmu ściśle wskazać, przez jakie liczniki trzech górnych rzędów przeszła mikrocząstka i czy potrafiła przedrzeć się przez płytę ołowianą. Innymi słowy, zdjęcia pozwalały wykreślić tor cząstki między biegunami, tj. ustalić wartość odchylenia cząstki przez magnes i jednocześnie wnioskować o jej zasięgu w ołowiu.

Alichanowowie ze współpracownikami otrzymali przy pomocy tej instalacji kilkadziesiąt tysięcy zdjęć.

Okazało się, że magnes odchyla nowe cząstki,yraz w jedną, raz w drugą stronę. Świadczyło to, iż wśród tych cząstek są zarówno dodatnie, jak i ujemne.

Był to niezmiernie doniosły wynik. Udowodnił on, że nowe cząstki nie są protonami, gdyż protony naładowane są tylko dodatnio. Alichanowowie mioli rację, gdy poprzednio z taką ostrożnością mówili o protonach.

Ani protony, ani mezony, ani elektrony… Do żadnej z tych rodzin, które nauka znała, nie należały cząstki Alichanowów. Były to zupełnie nowe mi-krocząstki, nowi goście kosmiczni, nie znani jeszcze uczonym! A gdy Alichanowowie zaczęli obliczać masy tych nowych cząstek, to stwierdzili jeszcze bardziej zdumiewające rzeczy.

Okazało się, że różne zdjęcia dają zupełnie różne wyniki. Otrzymano najrozmaitsze wartości mas, poczynając od masy zwykłego mezonu, tj. cd 200 mas elektronowych, a kończąc na wartościach 20 — 30 razy większych!

Cóż to znaczyło?

Znaczyło to, że Alichanowowie odkryli nie jeden rodzaj jakichś nowych cząstek, lecz od razu całą grupę cząstek różniących się pod względem masy. Było to wydarzenie bez precedensu w historii fizyki atomowej i jądrowej. Dotąd uczony mógł się uważać za wyjątkowo szczęśliwego, jeśli mógł powiedzieć, że odkrył jakąś jedną nową mikrocząst-kę. Zaś bracia Alichanowowie odkryli ich mnóstwo!

Mnóstwo cząstek o różnych masach. „Różny“ brzmi po łacinie „varius‘‘. W ten sposób zrodziło się imię nowych cząstek — warilrony. Nowe słowo w słowniku!

Ile istnieje rodzajów waritronów?

Tego Alichanowowie nie mogli jeszcze powiedzieć. Różniących się masą waritronów było zapewne tak wiele, że błędy pomiarów były większe niż różnica między dwiema „sąsiednimi“ masami. W celu oddzielenia jednych waritronów od innych potrzebne były precyzyjniejsze doświadczenia.

Alichanowowie przystąpili do udoskonalenia swojej instalacji. W tym właśnie czasie z drugiej drogi, którą kroczył ich współpracownik Nikitin, dał się słyszeć sygnał zwycięstwa.

Nikitin, który w dalszym ciągu pracował z licznikami proporcjonalnymi, zmierzył masy pierwszych trzech rodzajów waritronów!

SZCZYT ZDOBYTY

Nikitin wprowadził szereg ulepszeń do instalacji liczników proporcjonalnych. Prąd jonizacyjny, który powstawał w liczniku, gdy przechodziła prze. zeń mikrocząstka, przesyłano do specjalnego przyrządu — rury Brauna. Na świecącym jej ekranie można było obserwować, jak narastał prąd jonizacyjny wraz z upływem czasu. Obraz ten automatycznie fotografowano. Ilość zwyczajnych liczników powiększono z 6 do 23.

Cóż przy pomocy takiej skomplikowanej instalacji stwierdził Nikitin?

Przekonał się, że istnieją co najmniej 3 grupy waritronów. Masy waritronów pierwszej grupy zawierają się w przedziale od 300 do 500 mas elektronowych, drugiej grupy — od 700 do 1100, trzeciej zaś grupy — od 2 000 do 3 500.

Schwytano pierwsze wari trony!

Nieco później taki sam wynik uzyskali przy pomocy magnesu Alichanowowie i Wajsenberg. Dzięki powiększeniu ilości liczników mogli dokładniej mierzyć odchylenie waritronów przez magnes.

Tą drogą wykryli waritrony o masach 500, 1 000 i 2 000 mas elektronowych.

Tak więc obie drogi doprowadziły do tego samego celu. Obie nici spotkały się w sercu odkrycia.

Dodaj komentarz