多丝正比室的奥妙

多丝正比室的奥妙

1968年，一个叫乔治·夏帕克的科学家发明了一种新型的探测器——多丝正比室。

夏帕克出生在波兰，后移民到法国并成为法国公民。1959年，夏帕克到欧洲原子核研究中心工作，一开始他就将注意力集中到粒子探测器的研究上，并研制出了几种新型的火花室。在20世纪60年代，由于格拉泽和阿尔瓦雷斯先后获得诺贝尔物理学奖，气泡室的研制受到了许多科学家的重视，而且利用气泡室也的确发现了许多新的粒子。然而，在这时，夏帕克却将注意力转移到了一种新型探测器的研制上，这就是多丝正比室，并且他还获得了成功。

多丝正比室中的“正比”概念早在1928年就已被盖革等人研究过。正比探测技术是基于一种“雪崩”的机制。实际的雪崩是这样一种过程，当有一大块雪向下滚动时，就会牵动另一块雪，在重力作用下，雪块运动速度越来越快，并且会引起大批雪块、泥石、冰团的飞泄而下。1928年，盖革等人首次利用“雪崩”概念研制成功一种新型的探测器——“正比计数器”，这就是上面介绍的盖革计数管。然而这种计数管的定位精度只能达到厘米的量级，而多丝正比室的定位精度则可达到毫米量级。

所谓多丝就是多个阳级，而阳极实际上就是用铍－铜丝制成的，它的直径只有几十个微米，丝与丝的间距为2毫米左右。这种径迹室内包衬阴极，将多个阳极丝植入中央。

在夏帕克研究的最初，人们认为阳极丝的间距太小，会在彼此之间产生感应而不能正常工作。但夏帕克则持相反的看法。他认为，每根阳极丝都会像一个盖革计数管那样工作，而且每根丝都能承担极高的计数速度，可高达每秒几十万次。况且，多丝正比室的结构简单，可根据需要制成各种不同的装置。

如果将每个阳极丝各自接上一个放大器，再将所有的信号集中处理，可以大大降低能量的消耗。而这种对信号的集中处理和存贮，在计算机技术高度发展的现代条件下是完全可能的。

由于夏帕克在欧洲原子核研究中心工作，这里有上千名科学家研究和工作，这种新的探测技术立刻就被派上了用场，并且很快被流传到许多实验室中。像华裔科学家γ中发现J粒子时，他就使用了多丝正比室。20世纪80年代，欧洲原子核研究中心发现的一些新粒子，也用到了多丝正比室。

从20世纪80年代中期以来，夏帕克还将多丝正比室推广到粒子物理学的领域之外，使高能物理学的知识直接为人类造福。在成像和精确显微技术上，夏帕克的技术就有了用武之地。在日内瓦大学医学中心和法国的一些医疗中心，这些新式仪器就被用在X射线和β射线的成像诊断中。由于多丝正比室的发明，夏帕克获得了1992年度的诺贝尔物理学奖。