Космические лучи

Однако в рассматриваемый нами период принципиальные открытия делались еще не с этими знаменитыми приборами атомной физики. Спинтарископ, ионизационная камера и просто электрометр - вот те средства, с которыми физик начал исследование глубинных атомных процессов. Так, одно из важнейших открытий современной физики - открытие космических лучей было сделано с помощью обычного электрометра и ионизационной камеры. Так, в 1900 г. Гейтель с помощью электроскопа с камерой заметил утечку электричества, возрастающую с течением времени до некоторого предельного значения. Исследования, проведенные Эльстером и Гейтелем в 1901 г., показали, что здесь действуют ионизирующие факторы, напоминающие действие радиоактивных элементов. Резерфорд и Кук в 1903 г. и Мак-Леннан и Бартон в 1902-1903 гг. показали, что утечку можно уменьшить, окружая камеру электроскопа свинцом. Эльстер и Гейтель в работах 1905 г. пользовались цилиндрической камерой, изготовленной из алюминиевого листа толщиной 0,1 мм, соединенной жестко с электроскопом.

Хотя все эти опыты привели к выводу, что ионизирующим фактором является радиоактивность почвы и минералов, однако уже в статье Гейтеля, опубликованной в январе 1906 г. под заглавием "О спонтанной ионизации воздуха и других газов", встречаем интересные высказывания, как кажется, опровергающие утверждения Милликена, что до 1910 г. не было "ни малейших данных о существовании каких-либо жестких лучей, кроме тех, которые производятся радиоактивными веществами в земной коре".

В. Гесс

Однако в указанной статье Гейтеля мы читаем: "Не будет чересчур сильным утверждением, что мы погружены в непрерывно действующее излучение, избежать которого мы не можем". Конечно, это спонтанное излучение может иметь своим источником только земное радиоактивное окружение. Но самая форма высказывания Гейтеля удивительно точно отражает наши современные представления о космическом излучении, "избежать которого мы не можем". Но далее Гейтель описывает свои и Эльстера опыты в шахтах рудников каменной соли. Окружающие электроскоп многометровые слои каменной соли оказывали сильное защитное действие и ионизация заметно йыла ослаблена. Сообщая об этом, Гейтель от своего имени и имени Эльстера высказывает следующее предположение: "Мы надеемся, однако, что эти опыты можно воспринять и с другой стороны, а именно мы думаем, что они могут подтвердить с известной осторожностью утверждение Кука, что над землей существует сильное проникающее излучение".

Подчеркнутые нами последние слова очень знаменательны. Здесь ясно сказано, что "над землей" имеется сильное проникающее излучение вряд ли радиоактивного происхождения. Ранее Гейтель говорил, что вопрос о проникающем излучении извне был исследован Куком в 1903 г. и к его выводу он здесь "с осторожностью" присоединяется. При этом он ссылается на гипотезу Кюри-Склодовской, которая уже в 1898 г. высказала мнение, что излучение, проникающее через все мировое пространство, является источником радиоактивной энергии. Правда Гейтель считает, что такие лучи все же имеют радиоактивное происхождение. Однако в дальнейшем он говорит об источниках ионизации следующее: "Было бы опрометчиво уже сейчас спонтанную ионизацию газов безоговорочно относить в область радиоактивности. Действительно, мы отнюдь не уверены в том, что ионизирующие лучи не могут иметь другого происхождения, кроме как радиоактивное".

Таким образом, гипотезы о проникающем излучении, отличном от обычного радиоактивного излучения, уже высказывались в 1906 г., а сами опыты с ионизацией под землей действительно были опытами по обнаружению проникающего космического излучения. Тем не менее к 1909 г. сложилось твердое убеждение, что основным источником ионизации атмосферы является радиоактивность веществ земной коры. Но тогда по мере поднятия над землей ионизация должна уменьшаться. Однако в 1909-1910 гг. опытами на высоких башнях Т. Вульф доказал, что ионизация если и уменьшается с высотой, то очень незначительно. Швейцарский физик Гоккель, поднявшись в 1910 г. с электроскопом на воздушном шаре на высоту 4500 м, обнаружил, что ионизация не только не уменьшается, но даже несколько возрастает. В следующем, 1911 г. австрийский физик В. Гесс, поднимаясь на большую высоту, обнаружил несомненное возрастание ионизации, которая на высоте 5200 м возросла более чем в 3 раза по сравнению с ионизацией на поверхности земли. Поэтому Гесс в 1912 г. пришел к твердому убеждению о существовании космического излучения падающего на землю равномерно со всех сторон. Выводы Гесса со всей убедительностью подтвердил Кольхерстер, который в 1914 г. поднялся на высоту 9000 м и с помощью сконструированного им специально электроскопа, окруженного защитной оболочкой, доказал, что ионизация возрасла в 10 раз. Дальнейшие исследования космической радиации были прерваны войной, и возобновились после войны, когда природа нового излучения стала предметом всестороннего изучения физиков мира. В 1936 г. Гессу "за открытие космической радиации" была присуждена Нобелевская премия.