Как увидеть след частицы, которую не способен различить глаз
В прозрачной коробке внезапно возникают тонкие белые штрихи. Они появляются, расплываются и исчезают. Выглядит как небольшой спецэффект, но перед нами работа детектора частиц — камеры Вильсона.
В одном из распространённых учебных вариантов внутри находятся воздух и пары спирта, а дно сильно охлаждается. Рядом с ним образуется слой пересыщенного пара: условия позволяют пару легко превращаться в капельки, если появляются подходящие центры конденсации.
Когда через этот слой проходит заряженная частица, она может выбивать электроны из молекул газа. Вдоль её пути остаются ионы. На них конденсируется спирт, и цепочка микроскопических капель превращается в видимый след. Именно эти капли мы и наблюдаем: отдельная частица по-прежнему слишком мала для нашего зрения.
Такой принцип оказался невероятно полезным. В первой половине XX века наблюдения космических лучей в камерах Вильсона помогли открыть позитрон, мюон и первые странные частицы. За создание камеры Чарльз Вильсон получил Нобелевскую премию по физике в 1927 году.
Чтобы исследовать невидимое, иногда достаточно подготовить среду, в которой оно оставит заметный след. Как обнаружить прошедшего человека по отпечаткам на снегу — только здесь вместо снега холодный пар, а вместо ботинок заряженная частица.
