Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Печенюк И.Л. Из глубин Вселенной

.pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
29.10.2023
Размер:
1.66 Mб
Скачать

энергии, какую несла в себе первоначальная космическая частица. Такой поток заряженных частиц получил название «ливня». Оказывает­ ся, эти ливни возникают всюду вокруг нас и даже в нашем собственном теле. Подумать толь­ ко, что ежеминутно в наше тело проникает около тысячи космических частиц! В течение одной минуты в тканях тела возникают сотни ливней, которых мы не ощущаем, о которых не имеем ни малейшего представления!

Производя свои опыты по изучению «раз­ множения» космических частиц, ученые убеди­ лись, что особенно многочисленные ливни возни­ кают в таком веществе, как свинец. Если на свинцовую пластинку в приборе попадет первич­ ная частица, она «выбьет» из пластинки целый поток вторичных частиц, гораздо более обиль­ ный, чем из воздуха, газа или другого вещества. А так как число частиц в ливне легко подсчи­ тать (для этого существуют специальные счет­ чики), то нетрудно определить, какова была энергия первичной частицы, которая «распыли­ лась» во множестве других частиц, с меньшей энергией.

Чтобы точнее определить энергию первич­ ных частиц, С. Н. Вернону, Н. Л. Григорову и их сотрудникам пришлось сконструировать осо­ бые автоматические установки, в которых счет­ чики были окружены со всех сторон свинцом.

29

И снова помчались ввысь приборы с помо­ щью легких шаров. Счетчики точно подсчиты­ вали число расщеплений и тут же передавали на Землю сведения. Приборы достигали высоты 27—28 километров.

Но счетчики под свинцом могли «ловить» лишь очень небольшие космические «дожди», частицы весьма незначительных энергий. А ведь возможны и обширные ливни, охватывающие значительную площадь. Разве уловить их оди­ ночными летающими установками? А «захва­ тить» эти большие ливни просто необходимо.

Частицы высоких энергий в составе косми­ ческих лучей встречаются очень и очень редко, и поймать такую частицу в лабораторный при­ бор почти безнадежно. Много сотен, а то и тысяч лет может пройти, пока попадет в прибор одна такая частица. Но именно эти частицы могут обладать совершенно необычными, интересней­ шими свойствами. Благодаря своей колоссаль­ ной энергии они, например, могут рождать лив­ ни, состоящие из огромного числа новых частиц. До поверхности Земли дойдут лишь пра-правну- ки этих первичных космических вестников. Повидимому, ничего больше не остается, как изу­ чать эти производные частицы, унаследовавшие хотя бы некоторые свойства своих далеких «предков».

И тогда ученые попытались определять энер­

го

гию первичных космических частиц на поверх­ ности Земли, не поднимая приборы в воздух. Французский физик Пьер Оже пробовал «уло­ вить» ливни, располагая счетчики на некотором расстоянии друг от друга. Он поставил перед собой задачу: засечь лавину, возникающую в воздухе непосредственно над поверхностью Зем ­ ли, над головой исследователя. Таким способом можно было обнаружить ливни из обширных воздушных слоев. Ведь если в свинце электрон до момента его столкновения с атомом проходит путь длиной всего лишь в 6 миллиметров, то в воздухе протяженность пути электрона составит уже около 300 метров.

Сначала исследователи пробовали обойтись двумя-тремя счетчиками. Энергия пойманных ими частиц в сумме получалась не такой уж большой. Но воздушные ливни, при ближайшем' знакомстве с ними, оказывались настолько об­ ширными, что потребовали самого широкого изу­ чения. Счетчики стали располагать на террито­ рии в десятки и сотни гектаров — такую пло­ щадь покрывает космический дождь, рожденный всего только одной первичной частицей высокой энергии. Сотни тысяч и даже многие миллиону частиц насчитывает ливень из одной такой пер­ вичной частицы. Если на площади в 10 квад- Р'атных километров расставить счетчики для ре­ гистрации ливня, то частицы больших энергии

можно будет косвенно наблюдать изо дня в день.

Изучались первичные космические лучи и высоко в горах Памира и Кавказа. Там в 1944— 1945 годах работали экспедиции под руковод­ ством известных советских физиков В. И. Век­ слера, Н. А. Добротина и Г. Т. Зацепина. Ра­ бота велась на высоте 3000—4000 метров среди черных выжженных скал, нетающих ледников. Воздух там всегда чист и прозрачен, и «пой­ мать», исследовать космические лучи здесь на­ много легче.

Одна из крупнейших в мире установок по изучению космических лучей находится в Моск­ ве, на Ленинских горах, недалеко от здания МГУ. На территории установки одновременно действуют 5 тысяч счетчиков и 150 ионизацион­ ных камер. Ряд счетчиков расположен в подзем­ ных лабораториях на глубине до 30 метров — ведь часть лучей проникает и под землю. Как только появляется широкий воздушный ливень, специальный управляющий прибор подает команду всем счетчикам. Мгновенно включается система фотоаппаратов, которые фиксируют все показания приборов.

Ученые сопоставляли все полученные дан­ ные — и сведения из высокогорных станций и точные фотографии из наземных лабораторий. Подсчитывали количество частиц, входящих в

32

Поток частиц широкого атмосферного ливня в камере Вильсона,

широкий атмосферный ливень. И обнаружилось, что энергия первоначальных космических частиц, образующих ливни, может достигать колоссаль­ ных величин. На Земле не существует и в бли­ жайшие годы не предвидится появления аппара­ туры, которая могла бы создать частицы таких энергий. Ведь мощнейший ускоритель, проекти­ руемый в Институте ядерных исследований в Дубне, будет в состоянии разгонять частицы лишь до энергии 50—70 миллиардов электроновольт; Это во много миллионов раз меньше той энергии, которой может обладать первичная кос­ мическая частица.

Миллиард миллиардов электроновольт! Если бы обыкновенный металлический шарик диа­ метром 1 сантиметр, например шарик от детского биллиарда, двигался со скоростью космической частицы, обладающей такой энергией, то при попадании в Черное море он нагрел бы всю эту огромную массу воды до кипения.

Космическая частица неизмеримо меньше этого маленького шарика.

Призовем на помощь свое воображение. По­ пытайтесь-ка рассмотреть летящую пылинку, подсвеченную лучом солнца в большом, свет­ лом зале. Так вот, атом меньше этой пылинки во столько раз, во сколько пылинка меньше боль­ шого зала. Атомное же ядро в 100 тысяч раз меньше эамого атома.

34

1 акоа примерно размер частиц, прилетаю­ щих к нам из космоса и несущих столь колос­ сальную энергию. И все же они производят огромную работу, сталкиваясь с атомами, раска­ лывая их ядра на еще более мелкие осколки — частицы.

Многое может рассказать нам первичная частица, обладающая невиданной на Земле энер­ гией. Только бы с этой частицей поближе по­ знакомиться, тщательней ее изучить! Как это * важно для нас, пытающихся познать жизнь все­ ленной!

Но оказывается, пришельцы из далеких ми­ ров могут быть полезны земной науке и в дру­ гом. Ведь эти стремительные частички в состоя­ нии разбивать самые крепкие атомные ядра. А у нас нет пока такой силы, нет таких средств. Как же здесь не использовать тех возможностей, которые предоставляет природа в распоряжение исследователей тайн атома!

Частицы, проносясь в мировом пространстве, развивают скорость, почти равную скорости света. Энергия их огромна, и, сталкиваясь в зем­ ной атмосфере с ядрами атомов, они раскалы­ вают их. Отбрасывая их осколки, космические частицы как бы обнажают скелет атома, помо­ гают нам разобраться в его строении, структуре. И чем значительней энергия первичной части-

35

цы, тем с большей силон она войдет в атом, тем дальше проникнет в его недоа.

Казалось, ученым остается лишь провести наблюдения на этом необозримом полигоне, от­ мечать, фиксировать все происходящее—и делать свои выводы. Физики, изучающие строение атомного ядра, так, собствено, и поступали. Точ­ нее, стремились так поступать.

Стремились — потому что забраться в эту

,«поднебесную лабораторию» оказалось очень не­ простым делом. Ведь для этого необходимо под­ нять приборы на высоту многих десятков кило­ метров.

Здесь человеку пришла на помощь фотогра­

фическая пластинка.

Еще в 1928 году ленинградский физик Л. В. Мысовский высказал мысль о том, что для изучения следов заряженных частиц можно приспособить фотопластинки. Правда, их нужно сначала несколько усовершенствовать: увели­ чить толщину нанесенного на стекло слоя фото­ эмульсии, нужно иначе и проявлять фотопла­ стинку. Но зато, рассматривая фотографии сле­ дов частиц, можно проследить процесс расщеп­ ления атомного ядра космическим лучом.

Частицы космических лучей, пролетая сквозь эмульсию, сталкиваются с ядрами атомов, разру­ шают их. Происходит как бы взрыв ядра, и ос­ колки его, словно брызги, разлетаются в разные

36

Расщепление атомного ядра космической частицей.

стороны. При этом рождаются новые элементар­ ные частицы, и фотоэмульсия помогает увидеть их, разобраться в их свойствах. Быстро движу­ щаяся заряженная частица, задевая отдельные зерна фотоэмульсии, вызывает в них химические превращения. Если проявить фотопластинку, то зерна эти будут выглядеть темными точками на светлом фоне. И чем больше электрический заряд частицы, тем ближе друг к другу распо­ ложатся зерна, тем плотнее, чернее становится след. На фотографии можно ясно рассмотреть образовавшуюся «звезду» — результат расщеп­ ления атомного ядра космической частицей. Лу­ чики, расходящиеся в разные стороны, — это следы движения осколков ядра. Осколки-части­ цы обладают еще достаточной энергией, чтобы на своем пути расщеплять встречающиеся новые ядра атомов, и при движении своем они(испытывают еще целый ряд превращений.

Рассматривая эмульсию в микроскоп при увеличении в сотни раз, можно ясно представить себе картину рождения и гибели новых частиц— процессы, протекающие в течение миллиардных долей секунды. Этот метод дает возможность определить многие свойства пролетевшей части­ цы — заряд, массу, скорость. Можно просле­ дить и поведение частицы на всем пути движе­ ния в эмульсии.