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第3章 镜子啊墙上的镜子正电子（第2页）

然而要发生凝结，还需要“种子”

，比如一粒尘埃，以它为凝结核，水蒸气才会形成水珠。

假如水蒸气很纯净，不含杂质，就无法凝结成水珠。

在云室中，凝结核可以由电离辐射从原子中剥离电子时产生的微小带电离子提供。

威尔逊用超纯水蒸气填满玻璃汽缸，并将其冷却到通常水珠凝结的温度以下。

在这种过冷（supercooled）状态下，水蒸气会以离子为核心迅速凝结，凝结过程在威尔逊云室膨胀冷却的瞬间就完成了。

事实证明，操作这套装置与其说是科学，不如说是艺术。

用光照亮云室，就能拍摄到亚原子粒子经过时留下的串珠状的细小水珠径迹。

鉴于亚原子微粒小得难以置信，比肉眼可见的最小颗粒还要小1万亿倍，能够拍摄到这些微粒的径迹是一项惊人的成就，威尔逊因此获得了1927年的诺贝尔物理学奖。

密立根明白，如果水珠稀疏，形成的径迹比较细，那么粒子携带的电荷就较小；假如水珠密集，形成一条较粗的径迹，粒子携带的电荷就相对较大。

虽然电荷的大小有助于识别宇宙γ射线产生的粒子，但并不足以确定粒子的身份。

因此，密立根建议安德森将云室置于磁场中。

这将使亚原子粒子的径迹弯曲，低动量的粒子比高动量的粒子更容易弯曲（动量是物体质量和速度的乘积，它表明缓慢移动的重物体和快速移动的轻物体一样，难以改变运动方向）。

然而，宇宙射线及其亚原子碎片的穿透力极强，能够轻松穿过密度很高的厚厚的铅板，这表明这些射线能量巨大，而且速度极快。

这样快速移动的粒子穿过云室的时间很短，意味着一般的磁场几乎没有机会使其发生明显的弯曲，产生可测量的偏转的唯一方法是使用最强的磁场。

这个实验是一项巨大的挑战。

仅在鲁滨逊天体物理实验室（RobinsonLaboratoryofAstrophysics）里组装仪器，就花了整整一年的时间。

该实验室原本是为了在圣地亚哥附近的帕洛马山天文台（MountPalomarObservatory）建造一个世界一流的5米望远镜而建立的。

[28]1929年10月29日，华尔街股市全面崩盘拉开了经济大萧条的序幕，此时实验经费开始变得紧张，安德森不得不从当地的废品场为实验搜罗材料。

幸运的是，他早就有用废弃设备即兴创作的经历，在洛杉矶读高中的时候，就曾经用从汽车修理厂讨来的废旧汽车电池改装出了电学实验的动力装置。

[29]

安德森的云室就像一个很浅的饼干盒，深3厘米，长17厘米，嵌在一个螺线管中。

螺线管上紧密缠绕的铜线圈通电时，磁场垂直于长径穿过云室。

电流越大，磁场就越强，而加州理工学院能提供的最大电流是由古根海姆实验室中驱动风洞的425千瓦发电机产生的。

为此，安德森把云室安装在了航空学大楼里。

巨大的电流产生了大量的热，这是安德森面临的另外一个严重的问题。

为了防止设备过热，必须用水泵通过缠绕在螺线管周围的螺旋形管道输送冷却水。

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。