Магнит за три тысячелетия (4-е изд., перераб. и доп.)

которых содержится одинаковое число протонов, но разное число нейтронов.

Следовательно, массы ядер изотопов различны, и их орбиты при движении в

магнитном поле тоже различны. Траектории движения более тяжелых ядер меньше

искривлены, вследствие чего легкие и тяжелые ядра движутся в магнитном поле по

разным орбитам. В сильном магнитном поле могут быть разделены даже очень

"похожие" изотопы.

Магнитные спектрографы создавались как бы в три этапа. Сначала Чарльз Вильсон

(1869…1959) изобрел камеру для фиксации следов пролета заряженных частиц

(1912), за что много позже получил Нобелевскую премию. Вот где пригодились

знания Дальтона о перегретом паре! Если резко расширить объем влажного воздуха,

то он охладится, и в состоянии перенасыщения ничтожной причины достаточно для

конденсации пара. Вот почему камеру Вильсона тщательно очищают от пыли,

оберегают от сотрясений. Теперь достаточно одной-единственной заряженной частице

пролететь через камеру, чтобы ее путь был отмечен туманным следом. Трек надо

осветить, сфотографировать, и визитная карточка гостьи попадет в распоряжение

ученых.

Камера Вильсона появилась, а тем временем А.Демистр по идее Дж. Дж. Томсона

построил первый масс-спектрограф (1918). Через год Ф.Астон создал уже хороший

аппарат: частицы не только пролетали зазор конденсатора и пятнышко между

полюсами магнита, но, пройдя серию узкоориентированных щелей, попадали на

фотопластинку.

Но вот магнит "встретился" с камерой Вильсона, и помог этой встрече П.Л.Капица!

Дело в том, что паровая камера не могла ответить на вопрос, какая же частица

пролетела. Камера Вильсона предупреждала о появлении частиц, не "опознавая" их.

Выход из этого положения был найден советским физиком П.Л.Капицей,

опубликовавшим в 1923 г. в журнале Кембриджского философского общества небольшую

статью, в которой описывал некоторые эксперименты по наблюдению, следов альфа-

частиц в камере Вильсона. Установка П.Л.Капицы представляла собой камеру

Вильсона, помещенную в сильное магнитное поле. Что это давало? Мы знаем о том,

что в магнитном поле любая заряженная частица движется по кривой, радиус которой

обратно пропорционален напряженности магнитного поля и прямо пропорционален

массе частицы и ее скорости. Таким образом, зная напряженность магнитного поля и

измерив радиус трека частицы в камере Вильсона, можно узнать ее массу и энергию.

Идея П.Л.Капицы о магнитной камере Вильсона нашла приверженцев. Среди них был и

американец К.Андерсон, который в 1932 г. поместил камеру Вильсона внутри крупного

электромагнита со стальным сердечником и полем около 2 Тл. Полюсы магнита были

сконструированы таким образом, что создаваемое магнитное поле оказалось

совершенно однородным, т. е. во всех точках камеры поле было одинаковым. Это

давало возможность более точно определять энергию частиц. Андерсона кроме

энергии интересовали еще и знаки заряда частицы. При заданном направлении

магнитного поля и известном направлении движения положительно заряженные частицы

будут отклоняться в одну сторону, а отрицательно заряженные — в другую.

Исследуя вильсонограммы (так иногда называют фотографии следов в камере

Вильсона) космических лучей, Андерсон внезапно увидел поразительную вещь:

частица, по импульсу аналогичная электрону, отклонялась магнитным полем так, как

если бы она была заряжена положительно. Андерсон твердо знал, что электрон так

отклоняться в магнитном поле не может, поскольку он обладает отрицательным

зарядом и должен отклоняться в противоположную сторону.

Противоречия можно было бы примирить, если бы приписать этому "электрону"

положительный заряд. Существование "антиэлектрона", обладающего положительным

зарядом, было предсказано в 1928 г. молодым английским физиком Полем Дираком на

основе анализа "квантовых" уравнений движения электрона.

Частица, открытая Андерсоном, действительно оказалась антиэлектроном, или, как

его теперь называют, позитроном. Это была первая обнаруженная человеком частица

из антимира. Ее открытие было бы крайне затруднительно без сильного магнитного

поля, без мощного магнита. Так, академик Д.В.Скобельцын, напавший на след

позитрона гораздо раньше Андерсона, упустил его, поскольку магнит Скобельцына

давал поле лишь 0,3 Тл.

Камера Вильсона была незаменимым лабораторным устройством до тех пор, пока

энергии (скорости) излучаемых в ней частиц были относительно невелики. Но в 50-х

годах в СССР, США и других странах вступили в строй гигантские ускорители,

способные сообщать частицам колоссальную скорость. Энергия частиц была при этом

столь велика, что они беспрепятственно пронизывали камеру Вильсона и почти не

отклонялись магнитным полем. Это и не удивительно — камера Вильсона заполнена

газом, почти не представляющим собой преграды для частиц. Частицы столь больших

энергий необходимо было исследовать по-другому.

Камеру Вильсона Капица "доделал" основательно, но резервы ее улучшения уже

иссякали. В 1948 г. Нобелевскую премию получил П.Блэкетт, который пристроил к

камере Вильсона множество счетчиков элементарных частиц, которые при