Техника - молодёжи 1950-04, страница 4

С помощью этого опыта советские физики доказали, что в стратосфере нет первичных электронов, обладающих огромными скоростями Быстрые электроны, попадая в свинец, должны были рождать лавину частиц> и счетчик, находясь внутри свинцовой камеры, должен был бы зарегистрировать во много раз больше импульсов, нежели вне камеры. Опьп этого не показал.

главное—первичное — звено депи превращении, претерпена емых космическим излучением в атмосфере.

Я хочу рассказать здесь читателям «Техники — молодежи» только о некоторых результатах работ обширного коллектива молодых физиков, которому удалось существенно изменить это положение (я имею в виду исследования космической радиации, выполненные за последние два-три года физиками.

1

его среды способен излучать свою энергию. При этом его движение сопровождалось бы рождением целого роя частиц; так, например, он мог бы рождать «атомы света» -- фотоны больших энергий; эти фотоны, в свою очередь, также поглощались бы, и при этом с рождением новой «пары» частиц — одного отрицательного и одного положительного электрона. Эти процессы должны были бы повторяться последовательными каскадами, и можно было бы именно так объяснить себе механизм образования мощных лавин частиц, или «ливней», о которых мы уже упоминали.

Открытие мезонов не нарушило этих представлений о космическом излучении. Имелись все основания для предположения, что мезоны порождаются фотонами, а в дальнейшем уже не подвергаются каскадному размножению.

Схематически изложенная, эта теория космического излучения, на первый взгляд, хорошо согласовывалась с фактами. Экспериментально был хорошо изучен ход поглощения быстрых частиц, прилетающих из космоса и порождаемых ими вторичных космических лучей. На опыте было обнаружено возрастание числа частиц до определенной высоты над уровнем моря. Это можно было естественно объяснить первоначальным интенсивным размножением приходящих из космического пространства электронов. Энергия образующейся лавины быстро ослабляется: она растрачивается на ионизацию, производимую уже не одной, а многими частицами, составляющими эту лавину. Довольно быстро они присоединяются к атомам вещества. Это и есть то, что называется поглощением. С этой точки зрения опять-таки вполне понятно, почему в нижней части атмосферы преобладает «жесткая» составляющая космического излучения. Мезоны —более тяжелые частицы, и атомные ядра не могут затормозить их так же сильно, как затормаживаются легкие. Их проникающая способность выше.

Все эти предварительные замечания позволяют понять, в каком положении находился вопрос о природе космического излучения на этапе, который предшествовал нашим работам.

Общим признанием пользовалась очерченная мною схема цепи превращений, которую космическая радиация якобы испытывала в атмосфере: первичный электрон — каскадные L электроны и фотоны и, наконец, — мезоны.

Хотя эта теория была основана на более или менее произвольных предположениях, но долгое время ей ничего не было противопоставлено. Такое положение сохранялось несколько лет, пока не было выдвинуто новое предположение о том, что поток первичных частиц состоит из положительно наряженных простейших ядерных частиц — протонов.

Одним из американских исследователей (тайном) была даже предложена новая схема космического излучения: первичные протоны — мезоны — электроны. Идеи Шайна вызы-

С2""*вали серьезные возражения.

работавшими^ под руководством лауреата Сталинской премии 1 Прежде всего они не получили подтверждения на опыте, Н. Вернова и доктора физико-математических * Все сомнения могли бы быть сразу и полностью рассеяны.

профессора С, наук Н. А. Добротина).

Обращаясь к истории вопроса, нужно сказать, что в попытках построить предположительную картину космического излучения недостатка не было. Долгое время в широких кругах физиков удерживалось предположение о том, что первичное космическое излучение состоит из сверхбыстрых электронов. Чем было вызвано к жизни подобное предположе ние и чем оно подкреплялось? Оно как будто бы объясняло противоречие, которое иначе

+

если бы удалось непосредственно определить положительный знак заряда первичных частиц космического излучения. Принципиально это вполне возможно сделать так же, как можно определить их энергию. Но этого не было сделано» точнее, это было сделано неверно.

Дело в том, что, ^игаясь в пространстве, электрически заряженные первичные космические частицы отклоняются магнитным полем Земли. При этом магнитное поле Земли окажется для них прегра-

казалось непостижимым. Противоречие заключалось в том, g дой, и преодолеть ее смогут только те частицы, которые

что, с одной стороны, частицы космического излучения обла- обладают достаточно высокой энергией. Действие магнитного

дали большой энергией и в то же время сравнительно не- поля Земли можно уподобить некоему барьеру (его обычно и

большой глубиной проникновения в атмосферу. Энергию пер- f называют энергетическим барьером). Высота этого барьера

вичиого космического излучения удалось подсчитать. Оказа лось, что ее должно было бы хватить на то, чтобы, несмотря на испытываемое частицами торможение, большая часть их могла бы свободно проникать через «всю толщу атмосферы. Между тем в действительности, как показали точные измерь ния, только малая часть всех частиц, влетающих в атмосфе ру, достигает поверхности Земли.

Простое торможение космических частиц в атмосфере свя зано с тем, что заряженные частицы, движущиеся в газе или в какой-либо другой среде, производят ее ионизацию то-есть отрывают электроны от тех атомов, с которыми они на своем пути сталкиваются. На это затрачивается энергия, которую можно точно подсчитать. Эти-то расчеты и показали, что одним только ионизационным торможением нельзя объяснить действительную растрату энергии космическими частицами.

Известен, однако, другой механизм поглощения, который приводит к гораздо более быстрому растрачиванию энергии, особенно, если речь идет о быстролетящей «легкой» частице, какой и является, например, электрон. Быстро движущийся электрон при столкновении с атомами тормозящей

должна быть разной на разных широтах. Поэтому тщательное измерение интенсивности космического излучения на различных широтах должно позволить не только оценить энергию первичных частиц, но и распределить их по энергиям, то-есть получить нечто вроде их «энергетического спектра».

Что касается знака заряда частицы, то и он поддается определению. В экваториальных широтах движение по па-правлению с запада и движение по направлению с востока не одинаково доступно для большинства частиц космического излучения. Можно заранее сказать на основании общих теоретических соображений, что если они заряжены положительно, то вблизи экватора они будут проникать в стратосферу преимущественно с запада; если их заряд отр и ца тел ен, — то с востока.

В 1939 году весьма известный американский специалист Джонсон отправился на поиски предсказанного теорией эффекта преобладания числа частиц, летящих с запада, и не обнаружил его (во всяком случае, по его данным, этот эффект не превышал и десятой доли той величины, которую можно было ожидать). В течение десяти лет никто не опро