Космические лучи
Когда Чарльз Вильсон изучал ионизированные частицы в своей небольшой туманной камере, другой физик искал такие частицы в прямом смысле слова в тумане — в настоящих облаках. И лучи, которые он открыл, оказались космическими.
Самым простым детектором электрического заряда является электроскоп. Он представляет собой пару тончайших листиков золотой фольги, которые раскрываются при появлении заряда, поскольку заряды одного знака отталкиваются. Но заряженный до своего предела электроскоп рано или поздно начинает терять заряд по причине захвата электронов молекулами воздуха. Следовательно, воздух должен переносить на листочки фольги электрический заряд противоположного знака (этот заряд небольшой, и потому процесс медленный).
Причиной появления такого заряда предполагали действие высокоэнергетических частиц, источником которых обычно считались природные источники излучения, например, радиоактивные породы. Считалось, что их излучение и ионизирует входящие в состав воздуха газы. Но если это так, то с ростом высоты естественная разрядка электроскопа должна быть слабее, поскольку земля, как источник ионизирующего излучения, дальше.
Вверх и вниз
В 1910 году немецкий физик Теодор Вульф, известный своим изобретением сверхчувствительного электроскопа, поместил один из своих приборов на вершину Эйфелевой башни, а затем на крышу самого высокого здания в мире. Он обнаружил, что на высоте электрический заряд в воздухе выше, чем внизу, что противоречило всем ожиданиям. В 1911 году Виктор Гесс совершил ряд аэростатных исследований, с каждым разом увеличивая высоту. Перед полетом он зарядил до предела электроскоп Вульфа и контролировал процесс по углу между листиками фольги. Когда электроскоп терял заряд, его листочки переставали отталкиваться и почти касались друг друга.
В итоге Гесс подтвердил наблюдение Вульфа. На высоте электроскоп действительно терял заряд быстрее. Соответственно, воздух на высоте оказывался в большей степени ионизированным, чем у земли, и Гесс высказал предположение, что высокоэнергетические частицы и ионизирующая радиация идут не с поверхности Земли, а из космоса! Открытые Гессом лучи стали называть «космическими», и впоследствии в этих лучах исследователи нашли странные и экзотические субатомные частицы, среди которых было много «чужаков» в нашем мире.