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尽管核心设备——云室——的直径比茶盘大不了多少,但最终,整个设备的重量接近2吨。
设备运行时,场面有些吓人。
冷却水以每分钟40加仑(约0.15立方米)的速度抽进来,通过线圈时,被强大的电流加热到接近沸腾,然后用管道输送出实验室,沿着古根海姆实验室的外墙,越过马路,流入邻近的加利福尼亚大街(现在的加利福尼亚大道)另一边的下水道。
因为古根海姆实验室的发电机白天要为风洞供电,安德森别无选择,只能在晚上工作。
夜幕下,当地的居民看到奥尔登路边一排耸立的棕榈树之间升腾起滚滚的蒸汽时,感到十分恐惧。
密立根施展了个人魅力和外交手段,颇费了些周折,才让居民们相信这不会给他们的生命带来任何危险。
更引人注目的是,从古根海姆实验室三楼的窗户里断断续续地射出超新星般的亮光。
[30]那是安德森正在使用一盏大功率的弧光灯来照亮粒子径迹,以改善拍摄效果。
对于那些在加州理工学院新雅典娜俱乐部享用晚餐后,惬意地在奥利弗小道上漫步的人来说,这就好像是弗兰肯斯坦的怪物复活时的情景。
如果此时有人登上古根海姆实验室三楼的楼梯,看到身穿白大褂、戴着焊接眼镜的安德森蹲在设备的线圈旁边的景象,他们也许会惶恐不安的。
宇宙射线实验的成功率低得令人无法相信。
来自太空的粒子不可预测,所以安德森永远不可能知道粒子什么时候穿过云室。
安德森唯一能做的就是随机启动活塞,同时用灯光照亮云室拍照,然后等待奇迹的出现。
不出所料,大部分照片都是空白的。
事实上,一年之后,在安德森拍摄的1300张照片中,只有15张照片包含他感兴趣的东西,成功率稍高于1%。
这正应了托马斯·爱迪生(ThomasEdison)的那句名言:“天才是1%的灵感加上99%的汗水。”
然而,就在那少得可怜的十几张照片中,可以看到一种在15000高斯的强大磁场中缠绕得十分紧密的螺旋径迹。
留下这种径迹的是一种小质量、低动量的粒子,它只可能是电子,并由宇宙射线与云室中的原子核(atomiucleus)碰撞产生。
但是安德森注意到一件奇怪的事情:照片上除了电子在磁场中的螺旋径迹外,几乎每张照片上都有一种与电子径迹相同,但沿相反方向旋转的粒子径迹。
这只能说明它是一个带正电荷的粒子,因为磁场会使带正电荷的粒子向相反方向偏转(而电子总是带负电荷)。
径迹的粗细程度表明,这种粒子携带的电荷数量与电子的完全相同。
但存在带正电荷的电子的想法太可笑了,根本就不值得考虑,安德森的实验一定出了什么问题。
作为实验人员,密立根一丝不苟,但他爱钻牛角尖,判断力较差。
密立根简单地认为:宇宙射线是宇宙深处原子诞生时产生的γ射线。
[31]如果真如他想象的那样,那么每个γ射线的高能光子应该只会给单个电子狠狠一击。
然而,这个想法与安德森的照片大相径庭。
照片显示产生了数量大致相等的正负粒子,而且这些粒子的径迹常常是从同一点射出的。
当时质子是唯一已知的带正电荷的粒子,但质子的质量大约是电子的2000倍。
安德森拍摄的粒子径迹曲率很大,表明这个神秘粒子比质子轻得多。
查看那些径迹时,密立根对这个反旋粒子的运动方向提出了质疑。
他认为,从云室底部的玻璃上反射回来的γ射线有可能使电子向上加速运动,这样也能造成反旋的径迹。
密立根的理由是,磁场对从下向上运动的电子的偏转效果与对从上向下运动的正电子的是相同的。
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