Исчерпываются ли этим возможности образования мощных сгустков ядерной материи? Возможно, нет.
Еще в 1964 г. в фотоэмульсии, поднятой в стратосферу, было обнаружено событие, в котором родилось около 150 гамма-квантов; их совокупная энергия в лабораторной системе координат была 200 000 Гэв, а энергия первичной частицы ~ 106 Гэв. Анализ этого события дал много ценного, и ему было присвоено собственное имя — «Одинокая звезда Техаса».
В Физическом институте АН СССР в очень давно экспонированной фотоэмульсии недавно было обнаружено соударение с генерацией 87 заряженных частиц, также образующих сгусток. Оцениваемая масса всего сгустка 100 протонных масс.
Так рождается гипотеза о том, что мезон-ная ядерная материя может существовать в сгустках с массами 5, 20 и 100 масс протона. Подтверждение этой гипотезы может иметь громадное значение для построения теории элементарных частиц, помочь, как это было и ранее, открыть с помощью космических лучей новые фундаментальные свойства ядерной материи.
Наиболее перспективным экспериментальным методом изучения файрболов, если оставить в стороне идеальный, по-видимому, недостижимый в ближайшие десятилетия — получение пучков частиц с энергией в десятки тысяч Гэв, сейчас является метод больших эмульсионных камер. Идея метода состоит в следующем. На рентгеновскую пленку накладывается слой свинца толщиной в несколько сантиметров. Гамма-квант высокой энергии образует в свинце электронно-фотонный ливень, состоящий из многих тысяч электронов, позитронов и гамма-квантов сравнительно умеренных энергий. Попадая на рентгеновскую пленку, эти частицы образуют на ней пятно почернения диаметром порядка миллиметра. Степень почернения пленки в пятне пропорциональна числу частиц в каскаде, т. е. энергии гамма-кванта. Если энергия гамма-кванта выше 1000 Гэв, то электронно-фотонный ливень получается настолько мощным, что вызываемое им пятно становится видимым невооруженным глазом. Измеряя почернение пятна с помощью микрофотометра, можно определить энергию гамма-кванта.
В элементарном акте взаимодействия при энергиях ~ 105 Гэв образуется 30 вторичных частиц. При этом примерно 20 из них — заряженные, а 10 — нейтральные пи-мезоны. Каждый нейтральный пи-мезон тут же распадается на два гамма-кванта. Если взаимодействие произошло на достаточном расстоянии от эмульсионной камеры, то гамма-кванты успеют разойтись и образуют на рентгеновской пленке семейство пятен почернения. Определяя почернение (т. е. энергию гамма-квантов) и расстояние между пятнами, можно получить обширную информацию о самом акте взаимодействия.
Если взаимодействие произошло на небольшой высоте над камерой, пятна почернения сливаются. При слишком большой высоте, напротив, начинают играть существенную роль взаимодействия гамма-квантов с атомами воздуха и образование новых гамма-квантов вторичными заряженными пи-мезонами. Поэтому наиболее подходящими оказываются высоты 100—1000 м.
Практически используется не один, а несколько слоев рентгеновской пленки и свинца, уложенных друг на друга. При этом удается проследить и профотометрировать под разной толщиной свинца электронно-фотонный ливень, Это позволяет определять энергию гамма-кванта не по одной точке на каскадной кривой, а по нескольким, что, естественно, надежнее и точнее.
Поскольку рентгеновская пленка покрыта эмульсией с обеих сторон, на ней получаются два пятна почернения. Если гамма-квант попадает на пленку не вертикально, а наклонно, то пятна смещены друг относительно друга. Измеряя смещение, можно определить положение оси каскада в пространстве, что не только дает дополнительную информацию об изучаемом семействе пятен, но и позволяет надежно отбросить все посторонние, случайно попавшие сюда пятна почернения.
Сравнительная простота эмульсионного метода, невысокая стоимость и относительно малая трудоемкость обработки первичных экспериментальных данных позволяют использовать эмульсионные камеры большой площади и, следовательно, изучать взаимодействия частиц очень высоких энергий.
Наука и человечество. 1975. Сборник – М., «Знание», 1974.