第0.0章 我会来找你
1937年，C·D安德森利用威尔逊云室，发现了1935年预言的介子。 1955年，王淦昌和他的合作者利用大型云室，发现了反西格马负超子。 《自然》杂志指出：“实验上发现反西格玛负超子，是在微观世界的图像上消灭了一个空白点。” 世界各国的报纸，纷纷刊登丁关于这个发现的详细报道，“王淦昌”成了新闻导语中的主题词之一。关于反西格玛负超子发现的意义，当时，科学家认为“其科学上的意义仅次于正电子和反质子的发现”。 后来，欧洲中心的300亿电子伏加速器上发现了另一种反超子——反克赛负超子。 于是，在高能物理的历史上，反西格玛负超子和反克赛负超子被并列为公认的最早发现的两个负超子。这两项发现对证实反粒子的普遍存在提供了有力的证据。 1925年在卡文迪什实验室，年轻的布拉开特在卢瑟福和威尔逊的指导下，致力于用云室研究a粒子撞击氮原子核的问题。 他从拍摄到的两万多张云室照片中，只得到了8张照片，就为证实卢瑟福在1919年所做的世界上，最早实现的人工核反应实验。 1932年布拉开特和奥恰利尼合作，用威尔逊云室研究宇宙射线。 但是由于宇宙射线稀少，如果让云室随机地膨胀和拍照，大约每百张照片中，只有2～5张上，才会有宇宙射线的径迹，这使他们想到云室摄影的自动化问题。 解决的办法便是在竖直放置的云室上下两侧，各置一盖革计数管，使得经过云室的宇宙射线，必将先后穿过两个计数管。 布拉开特设计了一种电路，只有从两个计数管来的讯号相藕合时，才能触发云室的膨胀，而产生记录照片。 布拉开特用这种自动化技术控制云室摄影，约80%的照片上都有射线径迹。 他们通过对大约7000张照片的分析，证实了几个月前安德森发现的正电子，直观地说明了正负电子对的产生和湮灭过程。 1933年布拉开特转到伦敦大学伯克贝克学院担任教授。 在那里，他继续用云室方法研究宇宙射线，他研制出了用于云室的大而积匀强磁场装置，并用这台装置拍摄了大量宇宙射线径迹的照片。 由于布拉开特对云室技术的改进及，由此对核物理和宇宙射线的一系列新发现，而荣获1948年度诺贝尔物理奖。 1952年，格拉塞在云室中直接用液体代替气体一蒸汽混合物而发明了泡室。 泡室的出现为探测高能带电粒子又提供了一种有效手段，为此格拉塞荣获1960年度诺贝尔物理奖。 ...... 既然威尔逊云室如此伟大，那么威尔逊云室如何诞生呢？ 我们现在知道，威尔逊云室的结构，主要由以下各个部件组成： 两个铜质同心圆筒，所构成的冷媒夹层。 与冷媒夹层同心的云室内筒、压缩机制冷系统、电加热器、保温绝热层、冰晶接取装置、多点测温仪、超声雾化器、显微镜和冷台等。 所以再回到威尔逊云室发明者威尔逊身边。 当时，自从1895年秋，物理学家伦琴发现X射线、J·J·汤姆孙提出气体电离理论后，有幸接触当时原始形式的X射线管的威尔逊，用X射线照射云室，发现在膨胀比达到一定限度时，在云室内形成了云雾。 而这个实验表明，X射线产生了大量的凝结核，它们和空气中产生的极少量的核同属一类。 于是在此后的两年中，威尔逊用他发明的膨胀仪研究了X射线、新发现的铀射线、紫外线、尖端放电及其他方法在空气中产生的凝结核。 实验结果表明，由纯粹电离作用产生的核，使水蒸气凝聚，所要求的最小过饱和值全都相同。 因此由电离作用产生的凝结核，在电场中的性质，表明它们确实是带电离子。 这就支持了J·J·汤姆孙的气体电离理论。 确实带电粒子看不见。 但是带电粒子作为凝结核，是可以使水蒸气在它周围凝成雾珠，而雾珠是看得见的。 人类就可以利用这个性质，来显示带电粒子的踪迹。 那么问题来了，人类要如何看见带电粒子呢，答案显而易见，是拍摄。 威尔逊推测，当带电粒子穿过空气时，由于和空气中的气体分子碰撞，而使气体分子电离，从而在入射粒子的运动路径上，生成大量的正负离子对。 过饱和的水蒸气，得将以这些正负离子为核心，凝成雾珠，而雾珠是可以照相的。 威尔逊紧接着指出，要得到一张好的云室径迹照片，需要满足两个条件： 首先，膨胀不能搅动气体。 为了保证这一点，可以使用扁而宽的云室，它的底可以突然下降，可根据要求增加容积。 其次，云室内不能有“尘埃”粒子，也不能有离子，待观察的电离离子除外。 为此，需在云室的顶部和底部之间加一个电场。 其原理是，射出云室的高能粒子引起的离子在过饱和蒸汽中可成为蒸汽的凝结中心，围绕着离子将生成微小的液滴。 于是粒子经过的路径上就出现一条白色的雾，在适当的照明下，就能看到或拍摄到粒子运动的径迹。 而根据径迹的长短、浓淡以及在磁场中弯曲的情况，就可以分辨粒子的种类和性质。 云室的下底得是可上下移动的活塞，而上盖是透明的，一小块放射性物质（放射源）放在室内侧壁附近。 实验时，在室内加适量酒精，使室内充满酒精的饱和蒸汽。 然后使活塞迅速下移，室内气体由于迅速膨胀而降低温度，于是饱和蒸汽沿粒子经过的路径凝结，显示出粒子运动的径迹。 威尔逊把闪烁镜上装有镭的金属片放到云室里，第一次看到了沿α粒子径迹，凝聚成的非常漂亮的云雾图像。 而当让适当的放射源靠近云室时，还能看到快速贝塔粒子的长线状径迹。 ...... 未完待续，标记zlzb-A.a1。 第004章预告分离陨石