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第0 4章 威尔逊云室（第1页）

所谓的威尔逊云室，指的就是显示能导致电离的粒子径迹的装置。

而早期的核辐射探测器，也就是最早的带电粒子探测器，由c.t.r.威尔逊在1896年提出，故称威尔逊云室。

云室则是指在一定空间里，模拟的云雾条件下，进行不同云物理实验研究的设备，容积有大有小。

如容积为立方米以上的大体积云室是固定的，可用于进行多种云物理实验研究。

容积为几到几十升的小型混合云室，主要用于外场自然冰核观测，也可进行播云催化剂成冰性能的检测。

而云室中的气体大多是空气或氩气，蒸气又大多是乙醇或甲醇。

而根据径迹上小液滴的密度，或径迹的长度可以测定粒子的度。

而将云室和磁场联用，根据径迹的曲率和弯曲方向，便可测量粒子的动量和电性，从而可以确定粒子的性质。

这样威尔逊云室，就能使那些小得无法直接观察的粒子的运动轨迹显示出来。

甚至，威尔逊云室也可以把那些高粒子生相互撞击模仿核撞击，使运动方向生改变的情形，拍摄下来。

因此，威尔逊云室也一经明便立即受到人们的普遍重视与运用，对于检验理论和探索新型粒子做出了不可磨灭的贡献。

比如在1923年里，著名物理学家阿瑟·霍利·康普顿现了x射线，以及x射线散射后波长变长的现象，以此命名康普顿效应。

康普顿使用光子与电子碰撞时动量与能量守恒定律，作出解释。

就在人们对此将信将疑时，威尔逊用云室拍摄到的反冲电子的径迹，令人信服地证实了康普顿散射理论，还为爱因斯坦光子说，提供了实验依据。

而由于这项工作及他明的云室，因此威尔逊和康普顿共获得了1927年度诺贝尔物理奖。

什么是躺着啊，这就是啊。

其次就是正电子的现。

1932年，c·d安德森利用威尔逊云室，研究宇宙射线，在宇宙射线的云室照片中，他现了正电子的径迹。

这是利用云室现的第一个反粒子—正电子，从而证实了狄拉克关于存在正电子的预言。

安德森因此荣获1936年度诺贝尔物理奖。

1937年，安德森又用它现了汤川秀树在1935年从理论上预言的介子。

到了1955年，王淦昌和他的合作者利用大型云室，现了反西格马负子。

《自然》杂志指出：“实验上现反西格玛负子，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。

关于反西格玛负子现的意义，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现”。

后来，欧洲中心的3oo亿电子伏加器上，现了另一种反子——反克赛负子。

于是，在高能物理的历史上，反西格玛负子和反克赛负子被并列为公认的最早现的两个负子。

这两项现，对证实反粒子的普遍存在，提供了有力的证据。

回到威尔逊云室上。

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。

在1932年布拉开特和奥恰利尼合作，开始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，这就使他们想到云室摄影的自动化问题。

而解决的办法便是在竖直放置的云室上下两侧，各放置一个盖革计数管，这样使得经过云室的宇宙射线，就必将先后穿过两个计数管。

布拉开特就设计了一种电路，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8o%的照片上都有射线径迹。

他们通过对大约7ooo张照片的分析，证实了几个月前安德森现的正电子，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196o年度诺贝尔物理奖。