оказались электрическое (оно ускоряло заряженные частицы) и магнитное (оно
искривляло путь частиц) поля.
Сегодня каждому школьнику известно, что магнитное поле отклоняет летящий
электрический заряд, ничего другого неизменное во времени магнитное поле делать
не "умеет". А тогда, при жизни наших дедов и прадедов, это правило только-только
обретало плоть: то Зееман расщепил магнитным полем спектральные линии (1896), то
Браун построил катодно-лучевую трубку (1897), то магниты смогли отклонить лучи,
испускаемые радием (1899).
В 1907 г. Дж. Дж. Томсон, только что получивший Нобелевскую премию за открытие
электрона, предложил построить масс-спектрометр, сыгравший огромную роль в
физике элементарных частиц. Это сейчас магниты широко применяют для исследования
поведения веществ в сильных магнитных полях, для излучения гальваномагнитных,
термомагнитных, магнитострикционных явлений, для получения сверхнизких
температур (всего лишь на тысячную долю градуса выше абсолютного нуля) методом
адиабатического (т. е. без обмена теплом между телом и окружающей средой)
размагничивания. Они применяются в квантовых генераторах — мазерах и для анализа
частиц по их массе в магнитных масс-спектрометрах.
Принцип магнитной спектрографии используют для разделения изотопов различных
элементов. Изотопы, как известно, — это атомы одного и того же элемента, в ядрах
которых содержится одинаковое число протонов, но разное число нейтронов.
Следовательно, массы ядер изотопов различны, и их орбиты при движении в
магнитном поле тоже различны. Траектории движения более тяжелых ядер меньше
искривлены, вследствие чего легкие и тяжелые ядра движутся в магнитном поле по
разным орбитам. В сильном магнитном поле могут быть разделены даже очень
"похожие" изотопы.
Магнитные спектрографы создавались как бы в три этапа. Сначала Чарльз Вильсон
(1869…1959) изобрел камеру для фиксации следов пролета заряженных частиц
(1912), за что много позже получил Нобелевскую премию. Вот где пригодились
знания Дальтона о перегретом паре! Если резко расширить объем влажного воздуха,
то он охладится, и в состоянии перенасыщения ничтожной причины достаточно для
конденсации пара. Вот почему камеру Вильсона тщательно очищают от пыли,
оберегают от сотрясений. Теперь достаточно одной-единственной заряженной частице
пролететь через камеру, чтобы ее путь был отмечен туманным следом. Трек надо
осветить, сфотографировать, и визитная карточка гостьи попадет в распоряжение
ученых.
Камера Вильсона появилась, а тем временем А.Демистр по идее Дж. Дж. Томсона
построил первый масс-спектрограф (1918). Через год Ф.Астон создал уже хороший
аппарат: частицы не только пролетали зазор конденсатора и пятнышко между
полюсами магнита, но, пройдя серию узкоориентированных щелей, попадали на
фотопластинку.
Но вот магнит "встретился" с камерой Вильсона, и помог этой встрече П.Л.Капица!
Дело в том, что паровая камера не могла ответить на вопрос, какая же частица
пролетела. Камера Вильсона предупреждала о появлении частиц, не "опознавая" их.
Выход из этого положения был найден советским физиком П.Л.Капицей,
опубликовавшим в 1923 г. в журнале Кембриджского философского общества небольшую
статью, в которой описывал некоторые эксперименты по наблюдению, следов альфа-
частиц в камере Вильсона. Установка П.Л.Капицы представляла собой камеру
Вильсона, помещенную в сильное магнитное поле. Что это давало? Мы знаем о том,
что в магнитном поле любая заряженная частица движется по кривой, радиус которой