Они, по образному сравнению известного их исследователя Пьера Оже, напоминают мотоциклистов, на недозволенной скорости врезающихся в толпу.
Мы предпочтем менее печальный образ — сильного зверя, попавшего в заповедный лес. Этот образ тоже далек от истинного: наш зверь, вместо того, чтобы задрать первую попавшуюся ему на пути жертву, предпочитает лишь содрать с нее кусок шкуры и несется дальше, к следующей жертве. Путь его очерчен покалеченными обитателями леса. Наконец, растратив все свои силы, наш зверь где-то укладывается на отдых.
После появления «планетарной» модели атома Резерфорда нам уже понятно, что обитатели заповедного леса — атомы, ядра которых одеты в электронные шкуры. Стоит вырвать хотя бы небольшой кусок шкуры — и атом превращается в электрически заряженный ион. Если включить теперь электрическое поле, то покалеченные атомы побегут «жаловаться» к катоду. Кусочки шкур тоже не останутся в неподвижности — они, словно подхваченные ветром, понесутся к аноду. Это, как мы уже догадываемся, — электроны.
В газе пошел электрический ток! Страшно слабенький, далеко за пределами чувствительности самых совершенных амперметров, — но все же ток. Тем временем он выбрался через электроды из сосуда и побежал по проводничку к электроскопу. И предварительно заряженный электроскоп стал разряжаться: листочки его начали опадать. Так получили первую ионизационную камеру.
Нет, она не позволяет еще ничего слышать и видеть. Но она уже может сигнализировать: в лесу появились хищники! И она уже может даже примерно оценить, сколько их появляется, скажем, за час или за день. Именно с ионизационной камерой проводили свои первые измерения Гесс и Кольхерстер.
Немного спустя физики обзавелись новым капканом для частиц. Не иначе, как Ганс Гейгер — «белый раб» своего учителя Резерфорда — безумно устал от бесконечного сидения в темной комнате, где на экране время от времени появлялись слабенькие вспышки от альфа-частиц. А может быть, и не настолько устал, чтобы ему в голову не приходили любопытные мысли.
Во всяком случае, именно он придумал счетчик частиц, который получил его имя. Теперь уже можно было следить за появлением каждого хищника в заповедном лесу. Посмотреть на схему — та же ионизационная камера: тот же сосуд с двумя электродами, на которые подано напряжение.
Однако на этом их сходство кончается. Дальше начинается нечто невообразимое.
Гейгер, видимо, начисто лишен жалости к лесным обитателям. Придав своим электродам особую форму (вот она показана на рисунке), Гейгер создает около анода электрический ветер чудовищной силы. Куски шкур, сорванные хищником, несутся здесь с такой бешеной скоростью, что от столкновения с ними не поздоровится и уцелевшим зверям. А удрать от этой бойни мирные звери не в состоянии — они слишком неповоротливы.
Растет несущаяся к аноду лавина электронных шкур, растет число задранных зверей, бегущих «жаловаться» катоду. Немногочисленные электроны, созданные влетевшей в сосуд частицей, быстро размножаются и возле анода превращаются в могучий поток.
Слабенький ток в ионизационной камере сменяется мощным импульсом тока в счетчике Гейгера. Именно импульсом: потому что ток в счетчике прекращается, как только последние «жалобщики» достигнут катода.
Толчея электронов, ионов и нейтральных атомов в счетчике Гейгера. Возле нити анода электроны настолько энергичны, что рождают настоящую лавину из ионов и вторичных электронов.
Мощный импульс от каждой частицы, вылетевшей в счетчик, — это хорошо. Ток можно вывести из счетчика и послать, например, на какое-нибудь реле. Прошел этот ток через магнит, магнит оттянул сердечник, удерживающий пружинку, та распрямилась — и хлопнула одна пластинка о другую.
Щелчок! Частица услышана!
Теперь сиди себе, считай щелчки — вместо того, чтобы, напрягая до боли глаза, считать бледные вспышки на экране.
Ведь это было наказание, когда сразу поступало много частиц и экран почти одновременно вспыхивал в десятках точек!
Пока что счетчик — такой простенький — выручает. Но погодите, придет время, и он проявит свои несовершенства. Он будет попадать в такие могучие потоки частиц, что не успеет с ними справляться. И тогда наблюдатель вместо аккуратного пощелкивания услышит захлебывающийся пулеметный треск!
Да, счетчик явно не справляется. Он оказывается в положении финишного судьи, который мирно стоял на беговой дорожке и вдруг попал на кросс, где бегут тысячи спортсменов. Что ж, скажете вы, нужна автоматика.