На еволюційній схемі, що показує п’ятдесят років розвитку, бачимо детектори, які дозволили розшифрувати складні структури. Але фізика частинок цим не обмежилася. Проблеми, які виникали у фізиків, підштовхували до творення нових приладів. Саме виникнення фізики частинок стало можливим завдяки винаходові нових типів детекторів — події майже випадковій.
Те саме було з камерою Вілсона. Своїм виникненням вона завдячує одному шотландцеві, що захоплювався туманом — явищем, звичним для його краю. За п’ятнадцять років досліджень йому поталанило зробити неймовірне відкриття: у деяких туманах, викликаних раптовою зміною рівня тиску, виникають температурні умови, за яких газ перенасичується; накопичення енергії, викликані проходженням зарядженої частинки, спричиняються до появи слідів, а ті, своєю чергою, зумовлюють появу крапель. Тож, коли створено умови для перенасичення, достатньо освітити газ і сфотографувати — таким чином можна побачити траєкторії.
Цінність цих камер було складно перебільшити. Якщо можна керувати часом, за який слід утворює краплину потрібного розміру, освітлення вмикають потрібної миті, до того, поки середовище не потьмяніє через конденсацію пари. Це дозволяє за одну тисячну частку секунди прийняти рішення на випередження. Одначе до первісного термодинамічного оброблення газу в камері повернутися можна лише за тривалий час — чекати можна аж годину, якщо камера дуже велика.
Саме в такій камері Жоліо й Чедвік зафіксували перший нейтрон. Тоді про існування нейтронів лише здогадувалися. Чедвік, побачивши світлину, вирішив, що французи, напевно, бачили водневий струмінь газу, зумовленого нейтроном — частинкою, яку вже давно намагалися виявити в лабораторії Резерфорда. Переконливий дослід Чедвіка приніс йому Нобелівську премію.
Іншим знаряддям, яке посідало не меншу здатність розкодовувати складні процеси, була густа фотоемульсія. Використовувати могли до кількасот літрів емульсії — її переділяли на величезну кількість дрібних бляшок; потрібно було кілька років, аби команди фізиків проаналізували їх та дослідили події, які з’являлися на них досить рідко.
Один із науковців, які розробили цю техніку, — англієць Павелл відкрив також мезон π у космічних променях, за що одержав Нобелівську премію. Низка премій, якими винагороджували винахідників детекторів, показує, яке величезне значення приділяли відкриттям, що дозволяли збудувати нові прилади, аби спостерігати за ядерними реакціями.
Застосування у біології
Наш винахід пропорційних камер знайшов вельми продуктивне застосування у біології.
Ми помітили, що завдяки лавинам в однорідному полі можна досягти передання світла, що його можна сфотографувати за допомоги підсилювачів світіння. Це дозволяло отримати зображення поверхонь, що випромінюють світло під впливом збудження іонізуючим промінням.
Нині в лабораторіях стоять сотні таких детекторів. Їхня реакція в сотні раз швидша за реакцію фотоемульсії. Вони спричиняються до значних відкриттів. Їм доводиться змагатися з приладами, де молекули позначають нерадіоактивними люмінесцентними речовинами; дуже складно отримати речовини, хімічний склад яких не менш гнучкий, ніж склад молекул, до яких входить тритій позначених тритієм або радіоактивних тіл — тож маємо велике досягнення.
Розшифрування складних молекул
Пропорційні камери набули великого значення, бо дозволяють використовувати пучки рентгенівських променів, заломлених кристалами молекул, використаних у потужних джерелах синхроциклотрона, та отримати доступ до структури дуже складних молекул.
Одну з варіацій цих камер у ЦЕРНі збудували, аби подолати значний паралакс, викликаний надмірною густотою ксенону, необхідною для поглинання рентгенівських променів напругою в кількадесят кеВ. Ішлося про сферичну камеру, у центрі якої розташовувалися кристали досліджуваної речовини. Камеру використовували впродовж десятка років як обладнання лінії пучків синхроциклотрона в Інституті ядерної фізики в Орсе31.
Після тривалої чесної служби прилад замінили — для нового європейського прискорювача SOLEIL (від франц. «soleil» – сонце) в Орсе — на тверді детектори. Коштують вони дорожче — три мільйони євро за один детектор розмірами 30х30 см². Я переконаний: завдяки газовим детекторам, винайденим частково задля підвищення точності та швидкості, які бачимо нині в нових прискорювачах, пощастило досягти прогресу, який з часом поверне нас до використання газорозширювальних камер, — адже коштують вони набагато менше.