Fizyka

Sensacja w świecie mezonów

Tak więc znalazł się Lattes w Berkeley u Lawrence‘a, nie tylko w charakterze nowożeńca, ale rowmez jako stypendysta Fundacji Rockefellera i świetny znawca techniki fotograficznej badania mezonów.

A właśnie Lawrence nie tylko uruchomił swój cyklotron, zdemobilizowany po wojnie z armii (gdzie pełnił służbę w badaniach atomowych), ale nawet udoskonalił go przez zastosowanie pewnej idei, zapożyczonej z genialnego wynalazku „synchrotronu“. Jestem przekonany, że pozyskam sobie sympatię Czytelników, jeśli powstrzymam się od objaśnienia, na czym działanie synchrotronu polega. Niemniej muszę Wam, zamiast objaśnienia, coś rozsądnego na ten temat powiedzieć. A więc pomnóżcie sobie wszystkie pochwały, jakie słyszeliście o cyklotronie, przez 10 albo i przez 100, a będą pasowały do synchrotronu. O ile więc cyklotron rozpędza pociski jądrowe (np. protony) udzielając im energii 10 MeV, to porządny synchrotron wyrzuci je z energią 1000 MeV lub większą. Taki świetny wynik uzyskuje się w synchrotronie za pomocą dwóch czynników: zmiany natężenia pola magnetycznego i odpowiedniej zmiany, czyli „modulacji“ częstości drgań elektrycznych. Ale już dość — wszak miałem Wam nie dokuczać! Tylko jeszcze jedno. Uważajcie: synchrotron bijący na głowę amerykański cyklotron, narodził się na ziemi słowiańskiej. Wynalazł go bowiem fizyk rosyjski Weksler. Dziwnym zbiegiem okoliczności, w dwa tygodnie po nim tego samego wynalazku dokonał po raz drugi Mac Milian w Berkeley. W parę miesięcy później czytałem w „Physical Review“ list Mac Miliana, w którym pierwszeństwo odkrycia zasady synchrotronu amerykański fizyk przyznaje swojemu rosyjskiemu koledze.

Lecz wróćmy do Lawrence’a, który modulację częstości zastosował do swojego gigantycznego cyklotronu, przez co energię rozpędzanych cząstek alfa powiększył ze 100 MeV do 380 MeV.

Rok już pracował synchrocyklotron i rozpędzał cząstki alfa w zwariowanym, oszalałym tańcu, rok już Lawrence bombardował nimi jądra atomowe — a mezonów jak nie widać, tak nie widać.

I właśnie przyjechał Lattes. Lawrence powierza jemu sprawę odkrycia mezonów i swojemu współpracownikowi dr Gardnero-wi. Odrazu Lattes stwierdza, że technika emulsji fotograficznych nie była w Berkeley stosowana z należytą precyzją. Ponowne próby z poprawioną techniką dały zdjęcia, na których… znaleziono ślady mezonów. Okazało się więc, że już od roku cyklotron produkował mezony, lecz nikt o tym nie wiedział.

JAK POWSTAJĄ SZTUCZNE MEZONY

Schemat doświadczeń Gardnera i Lattesa pokazuje rys. Cząstki alfa rozpędzone w synchrocyklotronie do energii 380 MeV padają na „tarczę“ z węgla, miedzi lub innego materiału. W miejscu bombardowania wytwarzają się mezony i biegnąc w polu magnetycznym cyklotronu zakrzywiają swe tory. Na rysunku widzimy tor mezonu ujemnego, gdyż zakrzywia się w przeciwną stronę niż tor dodatniej cząstki alfa. Na drodze mezonów umieszczona jest płyta fotograficzna z emulsją do badań jądrowych. Na tej płycie Gardner i Lattes otrzymali ślady mezonów, zakończone gwiazdkami dezintegracyjnymi. Z zakrzywienia toru mezonu w polu magnetycznym i z jego zasięgu w emulsji obliczyć można masę mezonu; okazało się, że wynosi ona okrągło 300 m. Mezony wyprodukowane sztucznie są to więc ciężkie mezony, prawdopodobnie identyczne z mezonami kosmicznymi typu sigma. Dalsze badania odkrywców pokażą zapewne, że w procesie tym powstają również mezony dodatnie, identyczne z mezonami kosmicznymi typu pi.

Doświadczenia pokazały, że najmniejsza energia cząstek alfa, przy której mezony jeszcze wytwarzają się, wynosi 300 MeV. Cząstka alfa, jak wiemy, składa się z czterech nukleonów (dwóch protonów i dwóch neutronów), przeto na każdy nukleon bombardujący przypada energia 75 MeV. Ponieważ według dzisiejszego stanu wiedzy mezon powstaje na skutek oddziaływania na siebie pojedyńczych nukleonów, wydaje się dziwne, że kosztem energii zaledwie 75 MeV wytwarza się mezon o masie 300 m, do wyprodukowania którego potrzeba eonaj mniej 150 MeV energii. Gardner i Lattes sądzą jednak, że w akcie wytworzenia mezonu bierze udział nie tylko energia kinetyczna ruchu postępowego nukleonu atakującego, ale również energia kinetyczna wewnątrz
jądrowa obu nukleonów w jądrze atakującym i atakowanym. Okazuje się, że bilans energii i masy jest w porządku.

Imponująca jest liczba mezonów sztucznie produkowanych w cyklotronie. Oto w ciągu kilkuminutowego doświadczenia otrzymuje się dziesięć milionów razy więcej mezonów aniżeli w ciągu miesięcznej ekspozycji na szczytach Andów!

DONIOSŁOŚĆ ODKRYCIA

Fizycy przypuszczają, że odkrycie sztucznego mezonu i waritronów oraz poznanie tajemnicy ich powstawania i przeobrażania się aż do zaniku rzuci nareszcie nowy i wyczekiwany snop światła na tajemnicę sił wewnątrz jądrowych, czyli sił mezonowych.

Ale i w dziedzinie zastosowań praktycznych należy spodziewać się rewelacji. Produkcja mezonów jest prawdziwą materializacją energii. Z drugiej strony mezony padając na tarczę niemal całkowicie zamieniają się w energię. Profesor Leprince – Ringuet widzi w tym możliwość wyzwalania energii na odległość. Należy tylko życzyć fizykom, by nauczyli się wytwarzać skierowywane i skoncentrowane wiązki mezonów.

Leave a Comment

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *