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確認(rèn)宇宙線粒子徑跡
2010-11-15 |文章來源: | 瀏覽次數(shù):  |

 1922年,美國(guó)科學(xué)家密立根(Robert Andrews Millikan,1868-1953)(左圖)和玻恩(I.S.Bowen)將這些實(shí)驗(yàn)?zāi)玫?5000英尺的高空去做,為了解決這種輻射的來源,他們先是在高山頂上測(cè)量,后來又把裝有驗(yàn)電器和電離器的不載人的氣球升到高空來測(cè)量大氣的電離作用。

1925年夏,密立根和助手們?cè)诩永D醽喼萑荷街械腗uir湖和Arrowhead湖的深處做實(shí)驗(yàn),試圖通過測(cè)量電離度與湖深的變化關(guān)系來確定宇宙射線的來源,之所以選擇這兩個(gè)湖,是因?yàn)樗鼈兌际怯裳┧鳛樗?,可以避免放射性污染;而且,這兩個(gè)湖相距較遠(yuǎn),高度相差6.675英尺,這樣可以避免相互干擾和便于比較。

1925年11月9日,國(guó)家科學(xué)院在威斯康星州的Madison召開會(huì)議,密立根報(bào)告了測(cè)量的結(jié)果,他的結(jié)果表明,這些射線不是起源于地球或低層大氣,而是從宇宙射來的,密立根同意當(dāng)時(shí)大多數(shù)人的觀點(diǎn),認(rèn)為宇宙射線是一種高頻電磁輻射,其頻率遠(yuǎn)高于X射線,是后者平均頻率的1000倍。他認(rèn)為,這種射線的穿透力既然比最硬的γ射線還強(qiáng)許多,當(dāng)然不會(huì)由帶電粒子組成。如果假定宇宙射線真是像陰極射線那樣的帶電粒子流,那它能穿透相當(dāng)于6英尺厚度鉛塊的穿透力,將使這些粒子具有當(dāng)時(shí)難以想像的高能量。如果假定宇宙射線由光子(即電磁輻射的量子)組成,那么宇宙射線輻射到地球時(shí),其飛行路線將不受地磁的影響;相反,如果宇宙射線是由帶電粒子組成,則它將肯定受到地磁場(chǎng)的影響,飛到高緯度地區(qū)的宇宙射線帶電粒子將多于低緯度的地區(qū),即有“緯度效應(yīng)”(latitude effect),而密立根的測(cè)量結(jié)果表明,宇宙射線來自四面八方,不受太陽(yáng)和銀河系的影響,也不受大氣層或地磁緯度的影響。

1927年,斯科別利茲(Dimitr Skobelzyn)利用云霧室攝得宇宙射線痕跡的照片,根據(jù)徑跡在云霧室里的微小偏轉(zhuǎn),第一次確認(rèn)了宇宙線粒子徑跡(右圖)。

1927-1929年,荷蘭物理學(xué)家克萊(J.Clay,1882-1955)在從荷蘭到印度尼西亞爪哇島的旅行中,發(fā)現(xiàn)了緯度效應(yīng)的蹤跡——靠近赤道處宇宙射線強(qiáng)度比較低。

博思(Walther Bothe,1891-1957)(左圖)提出的符合計(jì)數(shù)法是在蓋革計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,他所做的革新是利用兩個(gè)計(jì)數(shù)管,使得只有電離碰撞在兩個(gè)計(jì)數(shù)管中同時(shí)發(fā)生時(shí),這兩個(gè)計(jì)數(shù)管才會(huì)計(jì)數(shù)。他利用符合法來判斷能量和動(dòng)量守恒定律對(duì)光子和電子的每一次碰撞是否都有效,或者說這些定律是否是作為一種統(tǒng)計(jì)平均才成立。為了利用計(jì)數(shù)器研究被散射的α粒子和反沖電子之間是否符合,他與蓋革考察了單個(gè)的康普頓散射,得到的結(jié)論是:能量和動(dòng)量守恒定律對(duì)光子和電子之間的每一次碰撞都是有效的。從此,符合法在宇宙線的研究中得到了廣泛應(yīng)用。1930年前后,宇宙線領(lǐng)域里的一些重要發(fā)現(xiàn)幾乎都和符合法分不開。符合法的發(fā)明也為核物理、α射線和超聲波等方面的研究提供了有效工具。博思與玻恩共同分享了1954年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。


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