ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.04.2024
Просмотров: 36
Скачиваний: 0
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.
«ПРЕДДВЕРИЕ» НАШЕЙ ПЛАНЕТЫ
День 4 октября 1957 года, когда был запу щен первый советский искусственный спутник Земли, стал началом нового этапа в изучении космического пространства. Открылись новые, интереснейшие страницы космической книги.
Прошло то время, когда к космическому излучению могли подобраться лишь «летающие лаборатории» на громоздких резиновых шарах. В послевоенные годы для исследования косми ческих лучей запускались также и ракеты — зонды. Поднимались они на высоту немногим больше 100 километров, и время их «работы» было крайне ограничено. Всего лишь несколько коротких минут могли провести приборы в стра тосфере. Изучались космические лучи и с помо щью высотных самолетов. Но все эти исследо вания по своим результатам, по своему значе нию не могут идти ни в какое сравнение с телт, что стало возможным за последние годы.
39
Уже первые советские искусственные спут ники штурмовали небо на высоту до 2 тысяч километров. Облетая вокруг земного шара, по стоянно сталкиваясь с космическим излучением, улавливая его своими приборами, спутники сооб щали по радио новые и новые сведения о таин ственных пришельцах из космоса. Проносясь над нашей планетой в течение многих месяцев, приборы спутников могли изучать явления, происходящие в стратосфере на разной высоте, днем и ночью, на освещенной солнцем стороне и в земной тени, над различными участками зем ного шара. Спутники встречались с частицами различных энергий, прибывающими в земную атмосферу со всех сторон вселенной.
Теперь стало возможно со всей полнотой изучать состав первичного космического излу чения.
Своими полетами спутники подтвердили вы воды ученых о том, что интенсивность космичес ких лучей постоянна, во все времена примерно одна и та же и что космические лучи прибывают на нашу планету равномерно со всех сторон.
Информация из космоса подтвердила многие догадки ученых. Вместе с тем космические иссле дования принесли на Землю целый ряд самых неожиданных открытий.
Однажды во время полета второго советского искусственного спутника, 7 ноября 1957 года в
40
4 часа 40 минут по московскому времени ученые наблюдали необычное явление. Установленные на борту спутника счетчики отметили исключи тельно сильное возрастание числа космических частиц. А между тем все приборы, непрерывно регистрирующие космические лучи в наземных лабораториях, показали, что число космических частиц, попадающих на Землю, в этот момент не возросло.
Высокая интенсивность |
заряженных частиц |
в экваториальных широтах |
была отмечена и |
приборами американских искусственных спутни ков. Одновременно с советскими учеными в США работал видный физик Дж. Ван-Аллен.
Исследуя космическое пространство |
над эква |
тором до высоты 1000 километров, |
Ван-Аллен |
и его сотрудники открыли .новое |
явление: |
когда спутник поднимался на определенную вы соту, то установленный на нем счетчик переста вал работать, передача радиосигналов на Зем лю прекращалась. Ван-Аллен нашел этому вер ное объяснение. Он предположил, что прибор на таких высотах попадал в область столь интен сивной радиации, что отдельные импульсы в счетчике сливались и счет частиц прекращался.
Ученые пришли к общему выводу: вокруг земного шара существует обширная зона заря женных частиц. Огромных размеров невидимая
41
«корона», состоящая из частиц высоких энергий, плотно охватывает Землю.
Откуда вдруг взялся этот мощный источник излучений? Что он собой представляет?
Определить природу этого неожиданного яв ления удалось при помощи третьего советского искусственного спутника. Более 10 тысяч раз он облетел земной шар, побывал на высотах до '1900 километров, обследовал зоны различных географических широт, начиная от Северного полярного круга до экватора и дальше, вплоть до Антарктиды.
Раскрыть загадку излучения помог неболь шой, но весьма хитроумный прибор — сцинтилляционный счетчик, установленный С. Н. Всрновым и А. Е. Чудаковым на борту третьего искусственного спутника. Этот чувствительный прибор устроен довольно просто. Состоит он из прозрачного кристалла йодистого натрия, сое диненного с фотоэлектронным умножителем. Заряженные частицы, попадая в кристалл, вы зывают в нем световую вспышку, мерцание. Чем больше энергии выделяет частица в кри сталле, тем значительней и заметней яркость этой вспышки. Мерцание улавливается фотоум ножителем, который преобразует каждую вспыш ку в электрический сигнал, передающийся затем по радио на Землю. А там, в лабораториях, при боры точно регистрируют интенсивность излу
43
чения, подсчитывают энергию частиц в различ ных областях пространства, через которые про летает спутник.
Этот несложный в общем счетчик оказался поистине находкой для физиков. Очень трудно создать прибор, который бы отвечал требова ниям работы в космосе. Мало того, что он дол жен быть надежен в условиях космического по лета. Нужно до предела уменьшить вес прибора и размеры, он не должен бояться встряски, ударов. Сцинтилляционный счетчик, находив шийся на борту третьего искусственного спут ника, оказался удачным во всех отношениях.
Интересно, что физики, поместившие первый раз этот прибор на борту спутника, не ставила перед собой задачу специально изучать радиа ционную «корону» — сведений о ней тогда по чти не было. Перед сцинтилляционным счетчи ком ученые ставили более простую задачу — исследовать вообще космические лучи и найти рентгеновское излучение Солнца.
Обнаружение радиационной «короны» Зем ли явилось одним из самых замечательных от крытий физики космоса за многие годы.
ПОЯСА ОПАСНОСТЕЙ
Полчища заряженных частиц носятся во круг земного шара. Они приближаются к Земле и снова удаляются. Частицы слабеют, теряют свою энергию. Но тут же из бездны вселенной прибывают другие, со «свежими силами», с ноЕым запасом энергии. Ни на мгновение не пре кращается эта пляска, стремительная, необу зданная.
Таковы были первые представления физиков, близко столкнувшихся с нашествием космичес ких пришельцев.
Но далее обнаруживалось, что дело обстоит вовсе не так уж просто. Оказалось, что суще ствует множество частиц, которые движутся в определенных направлениях — от одного полю са к другому, потом обратно. Они собираются, накапливаются в определенной зоне, имеющей свои границы.
Как объяснить это явление?
44
