litbaza книги онлайнРазная литератураПринцип эксперимента. 12 главных открытий физики элементарных частиц - Сьюзи Шихи

Шрифт:

-
+

Интервал:

-
+

Закладка:

Сделать
1 ... 48 49 50 51 52 53 54 55 56 ... 95
Перейти на страницу:
исправить.

Строительство больших ускорителей само по себе не решало всех загадок странных частиц. Конечно, ускорители могут создавать много странных частиц, но все это бесполезно, если их не получается обнаружить и измерить. Пока Альварес и другие занимались созданием больших ускорителей, идея Глазера заключалась в создании детектора, который мог бы улавливать больше данных от космических лучей, чем облачная камера.

В отличие от многих других физиков того времени, Глазер не хотел работать в больших лабораториях, предпочитая вместо этого свою небольшую университетскую группу. Он тщательно обдумал, какой жизнью он хотел бы жить. Будучи спортивным человеком, он мечтал жить на вершине горы на горнолыжном курорте, днем катаясь на лыжах, пока его оборудование собирало данные. По вечерам он бы их просматривал и открывал новые частицы. Он знал, что некоторые швейцарские исследователи живут именно так, медленно, но устойчиво набирая новые знания с большим количеством времени для размышлений.

Глазер знал, что в новом детекторе ему надо найти способ придать взаимодействиям крошечных частиц огромное усиление, чтобы сделать их доступными для записи. Он имел в виду метастабильное состояние, когда крошечное количество энергии вызывает гораздо больший эффект, точно так же, как облачная камера использует метастабильное состояние перенасыщенного пара, чтобы вызвать образование облачных капель. Сначала Глазер рассматривал возможность использовать облака, но, когда узнал, что группа в Брукхейвене пытается построить облачную камеру с высоким давлением, где сброс между снимками занимает 20 минут, решил, что это бесполезно, так как такая камера никогда не соберет достаточно данных. Он отправился на охоту за новым способом регистрации частиц.

Глазер предположил наличие какой-нибудь жидкости, которая затвердевала бы при прохождении через нее частицы, образуя нечто вроде «пластиковой рождественской елки» из распадов и взаимодействий частиц. Он мечтал, что сможет собирать эти пластиковые деревья, измерять все углы и таким образом открывать новые частицы. Но, когда он попробовал провести такой эксперимент с химическим раствором, вместо того чтобы образовать «рождественские елки», смесь просто превратилась в вязкую коричневую массу. Глазер не стал утруждать себя публикацией результатов и перешел к следующей идее. Он попытался использовать кристаллы льда в воде, но понял, что потребовалось бы слишком много времени, чтобы растопить лед и возобновить эксперимент. Глазер перепробовал все физические, электрические и химические установки, какие только мог себе представить, но ни одна из них, казалось, не была способна произвести запись событий с участием частиц, пригодную для сбора данных.

Но в 1951 году мысль о скороварках все изменила. В скороварке вода нагревается до температуры выше точки кипения (100 градусов по Цельсию), прежде чем появляются пузырьки. Глазер задался вопросом, можно ли налить в скороварку жидкость и довести ее до такой температуры выше точки кипения, чтобы в случае быстрого снятия крышки она оказалась достаточно нестабильной и чувствительной к воздействию частиц[187].

Он попробовал несколько различных жидкостей, пытаясь выяснить, будут ли они образовывать пузырьки при воздействии источника излучения. У газированной воды слишком большое поверхностное натяжение для работы, с имбирным элем дела обстояли не лучше. В какой-то момент Глазеру пришла в голову идея, что подойдет жидкость с небольшим количеством алкоголя, и он нашел общедоступную жидкость, которая соответствовала критериям, – пиво. Единственная проблема заключалась в том, что алкоголь был запрещен на территории университета, поэтому Глазер протащил ящик на кафедру уже после закрытия. Он опустил бутылку в большой стакан с горячим маслом, поставил рядом источник кобальта-60 – мощный гамма-излучатель – и снял крышку в ожидании, будет ли пиво пениться по-другому из-за источника излучения. Глазер пришел к выводу, что на пиво, по-видимому, не влияет источник кобальта, но он забыл принять во внимание еще один аспект своего ночного эксперимента. Горячее пиво вспенилось так быстро, что взлетело в воздух, ударившись о потолок. На следующее утро Глазер оказался в неудобном положении: ему пришлось объяснять, почему вся кафедра провоняла пивом. Заведующий кафедрой, трезвенник, был в ярости[188].

В конце концов Глазер изучил соответствующие химические таблицы, где наткнулся на жидкость, называемую диэтиловым эфиром, которая обычно используется в качестве анестетика. Глазер создал маленькую стеклянную колбу размером примерно с большой палец и налил в нее диэтиловый эфир. Однажды ночью, примерно в 3 часа, он перегрел эфир, используя горячее масло. Затем он взял источник кобальта-60 и поднес его к колбе. Жидкость взорвалась пузырьками. Он поднес источник снова, и произошло то же самое. Физик быстро дополнил установку камерой с высокой частотой кадров и фотовспышкой, которую позаимствовал у коллег-инженеров, и сумел сделать снимок гамма-лучей, проходящих через крошечный детектор. У него получилось. Глазер изобрел новый тип детектора частиц: пузырьковую камеру[189].

Глазер понял, что его новое изобретение позволит собирать данные с огромной скоростью. В пузырьковой камере жидкость в 1000 раз плотнее воздуха, поэтому вероятность увидеть, как частица пройдет через камеру, в 1000 раз выше, чем в облачной камере. Он подготовил доклад, готовый представить свою работу на собрании Американского физического общества в Вашингтоне в апреле 1953 года.

Прибыв на конференцию, Глазер был расстроен, узнав, что его выступление запланировано на последний день, когда все пожилые и более признанные физики уже спешат на свои рейсы. Вечером за выпивкой он пожаловался на свое затруднительное положение группе старых физиков, среди которых был Луис Альварес. Альварес признал, что к тому времени он тоже покинул бы конференцию, но ему стало любопытно, над чем работает Глазер. Когда Альварес узнал о пузырьковой камере, он сразу понял значение идеи молодого человека: «Я безуспешно ломал голову в поисках подходящего детектора для Беватрона, который вот-вот запустят. Мне сразу стало ясно, что камера Глазера отлично подойдет»[190].

Альварес позаботился о том, чтобы два члена его команды остались и послушали выступление Глазера. И Альварес, и Глазер знали, что нужно сделать, чтобы пузырьковая камера показала себя как можно лучше в Беватроне. Во-первых, очевидным улучшением было бы заменить диэтиловый эфир жидким водородом: поскольку водород в основном состоит из протонов, это приведет к простым столкновениям высокоэнергетических протонов из Беватрона с протонами водорода. Однако водород чрезвычайно взрывоопасен, а жидкий водород чрезвычайно холодный – около –250 градусов по Цельсию, – поэтому все нужно делать очень осторожно. Вторая задача состояла в том, чтобы увеличить размер детектора и дать высокоэнергетическим протонам достаточно места для взаимодействия в водороде, создания странных частиц и оставления длинных треков, которые можно сфотографировать и проанализировать.

Глазер, уже будучи в Мичигане, знал, что не сможет конкурировать с огромными ресурсами и командами инженеров, которые были в распоряжении Альвареса. Он мечтал о

1 ... 48 49 50 51 52 53 54 55 56 ... 95
Перейти на страницу:

Комментарии
Минимальная длина комментария - 20 знаков. Уважайте себя и других!
Комментариев еще нет. Хотите быть первым?