打字猴:1.700967573e+09
1700967573
1700967574 云室的建造并不容易,但是建造完成时数项重要的技术创新使得其应用大大简化了。云室一般包含一种气体和一种蒸汽,在最简单的情况下是空气和水蒸气。当带电粒子穿过云室时,粒子运动轨迹上的原子发生电离。若云室的容积迅速增大,则温度下降、蒸汽呈现过饱和状态;然后蒸汽首先凝结于离子周围,产生微滴的可见轨迹。在1932年之前,所有的云室使用者们扩张云室容积的时间是随机的,物理学家冲印照片时就好似渔夫检查网中之鱼。
1700967575
1700967576 通过广撒网捕获到的有惊喜成果,也有漂浮的碎片。1932年,熟谙云室技术的布莱克特同精通计数器技术的奥基亚利尼(Occhialini)合作,共同研究出了一种云室,可以根据数个计数器的指令进行扩张。[11]通过这一方法,他们有效地将有趣的事件变为“照片本身”,大大地增加了可用照片的数量。斯特里特和史蒂芬孙自然地采用了混合型装置,将大型木制云室夹在两台由符合电路串联起来的计数器之间。在1934和1935年间,通过这一改进装置他们最终得出结论,单个带电粒子可以穿过至少45厘米的铅板,由此有力地证明了他们自己的和罗西的研究工作。他们总结称:“该设备显示的一致情况中至少有90%是由穿过装置的单个电子直接引起的。”[12]
1700967577
1700967578 为了在安德森、密立根、尼德美尔和皮克林等四人面前捍卫自己的实验,斯特里特和他的同事们进行了反击。首先,斯特里特同他的研究生理查德.H.伍德沃(Richard H.Woodward)辩称,厚铅板并不一定会使簇射增加。[13]人们知道,对于小块铅片来说,簇射会随着铅的厚度增加而增强。凭借这一事实,某些科学家进行了错误的总结:簇射粒子本身的最大穿透深度在1.5厘米左右。斯特里特和伍德沃第一次注意到了簇射粒子的特性,而非仅仅是簇射整体的明显特性。他们发现,单个簇射粒子的吸收只是呈指数型,虽然整体簇射可以穿透的深度相对较深,但典型的簇射粒子仅能穿透几毫米的深度。在这一角度的批评面前,密立根等四人很难反驳,这是因为他们所用的云室无法同1厘米以上厚度的铅板相兼容。但是他们还是使用已有的设备对“厚板”进行了举一反三。与此相反的是,计数器实验组已经习惯于使用几十厘米厚的吸收器。
1700967579
1700967580 但是,为了给密立根等四人的解释以致命一击,斯特里特的小组不得不使用了云室。这是因为密立根等人已使计数器物理学本身的正确性蒙羞。只有一种明显的证据能够具有说服力:确实有粒子通过了“所有的铅板”。斯特里特和他的同事们建造了一台装置,完全彻底地兼具这些部件:
1700967581
1700967582 计数器/45厘米厚铅板/计数器/云室/计数器,
1700967583
1700967584 其中,当三组计数器测量到一致结果时,云室会拍摄照片。如果没有云室的存在,这一装置仍将只是之前计数器物理学家对穿透粒子进行的贝特-科赫斯特法论证。但是,具有了云室之后,照片可以显示出一个或多个实体穿透厚板后再出现时的状况。90%的一致性是由单个轨迹引起的。[14]
1700967585
1700967586 凭借着密立根的品格和职位,安德森会加入到这个四人小组中也是很正常的。加入之后预期的推断变成了可预测的结果:深穿透带电粒子的观点同密立根的光子能带理论假说相矛盾,因此密立根不可能认可该观点。但是不久之后,安德森放弃了对初始光子理论不计代价的维护。他的疑问变成了:“这些穿透粒子若不是簇射又是什么呢?”
1700967587
1700967588 斯特里特认为穿透粒子是电子,因此他继续对簇射粒子的本质特性进行探究。1936年1月,他和史蒂芬孙得出了结论;两人自宇宙射线中随机抽取“电子”,将其产生簇射的概率同“簇射电子”(他们认为这是另一种物体)产生簇射的概率进行了对比。前者仅仅是千分之二,而后者将近25%。[15]
1700967589
1700967590 安德森和尼德美尔也对“随机选择”的电子进行了测量。因此,到了1936年他们两人和罗西、史蒂芬孙、斯特里特一样,也知道了贝特-海特勒理论描述的电子是无法同实验情况相符的。此时两人已经取消了所有的限制条件,这样写道:“很明显,或者吸收理论在1000兆电子伏特以上的能量面前会失效,或者这些高能粒子根本不是电子。”[16]在书信中安德森再次向海特勒保证它们肯定是电子:“正如我们所了解的那样,高能粒子必然较理论所容许的程度具有更强的穿透力;鉴于所有的证据均显示它们不可能具有质子质量,很显然该理论在400兆电子伏特之上的某个能量值处开始失效。”[17]
1700967591
1700967592 [1] Anderson,“Early Work,”Am.J.Phys.29(1961):828.
1700967593
1700967594 [2] Street,interview,October 1979;Rossi,interview,5 September 1980.
1700967595
1700967596 [3] Blackett,Cosmic Rays,Halley Lecture(1936),23.
1700967597
1700967598 [4] Cassidy,“Showers,”Hist.Stud.Phys.Sci.12(1981):1-39.
1700967599
1700967600 [5] Street,interview,October 1979;Street and Beams,“Electrical Discharges,”Phys.Rev.38(1931):416-426.
1700967601
1700967602 [6] Rossi,“Magnetic Deflection,”Phys.Rev.36(1930):606.
1700967603
1700967604 [7] Johnson,“Azimuthal Asymmetry,”Phys.Rev.43(1933):834-835.Alvarez and Compton,“Positively Charged,”Phys.Rev.43(1933):835-836.Rossi,“Directional Measurements,”Phys.Rev.45(1934):212-214.
1700967605
1700967606 [8] Street,interview,October 1979.
1700967607
1700967608 [9] Street,interview,October 1979.
1700967609
1700967610 [10] Street,interview,October 1979.
1700967611
1700967612 [11] Blackett and Occhialini,“Photography,”Nature 130(1932):363.
1700967613
1700967614 [12] Stevenson and Street,“Nature,”Phys.Rev.47(1935):643.
1700967615
1700967616 [13] Street and Woodward,“Production and Absorption,”Phys.Rev.47(1935):800.
1700967617
1700967618 [14] Street,Woodward,and Stevenson,“Absorption,”Phys.Rev.47(1935):891-895.
1700967619
1700967620 [15] Stevenson and Street,“Selected Showers,”Phys.Rev.49(1936):427.
1700967621
1700967622 [16] Anderson and Neddermeyer,“Cloud Chamber,”Phys.Rev.50(1936):263-271.
[ 上一页 ]  [ :1.700967573e+09 ]  [ 下一页 ]