--- title: "Blackett 和 Occhialini 让粒子触发自己的照片" description: "两只计数器，怎样让难得一见的云室径迹经常出现在照片上？" canonical_url: "https://sandboxphysics.com/zh/stories/particle-evidence/blackett-counter-controlled-cloud-chamber/" language: "zh-CN" page_type: "story" alternate_languages: en: "https://sandboxphysics.com/stories/particle-evidence/blackett-counter-controlled-cloud-chamber/" last_modified: "2026-10-24" --- [留下粒子经过的痕迹](https://sandboxphysics.com/zh/stories/particle-evidence/#detectors) 粒子 · 实验 · 发现 # Blackett 和 Occhialini 让粒子触发自己的照片 两只计数器，怎样让难得一见的云室径迹经常出现在照片上？ Sandbox Physics · 2026-10-24 诺奖贡献：1948-1 1. 发现两只计数器同时响应 2. 触发云室膨胀 3. 拍下尚未散去的电离线 4. 比较簇射中的弯曲径迹 计数器选出粒子经过的时刻，云室保存它的路线。 ## 多数照片等不到那位访客 云室能拍出惊人的宇宙线径迹，也能耗掉大量胶片。随便挑一个时刻膨胀，想要的粒子未必恰好经过。1932 年，卡文迪许实验室的 Blackett 和 Occhialini 把顺序倒过来：先让两只计数器发现粒子，再用它们共同的信号启动云室。难得来一趟的粒子，开始替自己选择拍照时刻。 两只计数器的位置经过安排，同时穿过它们的粒子，很可能也穿过云室。单独一只计数器响，原因可以很多；要求两只在很短时间内一起响，就能排掉大部分无关信号。这叫符合。相机还没拍照，装置已经用位置和时间帮研究者做了一轮选择。 机械活塞当然追不上粒子。能补上这点时间差的是粒子身后留下的电离。粒子飞走后，离子还会在气体里保留一小会儿；云室及时膨胀，就能让水滴沿着它们长出来。真正要赶上的，是电离扩散、消失之前的那段时间。 来源：[1] [2] ## 大部分入选照片都有了径迹 他们在 1932 年的短报告中写道，用这个办法得到的照片，超过四分之三含有高能粒子径迹。比例会随真实符合和偶然符合的多少而变。两只无关计数器也可能碰巧一起响，所以触发仍有误选；重要的是，有用照片终于多到足以系统研究。 可以把它想成门口的一台相机：前后两束光都被挡住才拍照，路边飞过的小虫就不容易误触发。但相机也因此偏爱某些行进路线。粒子计数器同样如此。它们提高了收集效率，同时规定哪些方向、哪些穿越方式比较容易进入样本。 照片中还常出现一簇簇径迹。磁场里，同向飞行的正负电荷向两侧弯，整组路线便能透露一场相互作用生出了哪些带电粒子。云室从“有东西来过”的记录器，进一步成为研究多粒子产生的工具。再从不同方向拍照，还能把空间中的交会与投影中的交叉区分开。 来源：[1] [2] ## 被选中的粒子也带着方向偏好 把下面那只计数器横着移一点，能同时穿过两只的路线就倾斜了。改变它们的距离、面积，能接收的方向范围也会改变。这个范围叫角接受度，说的是仪器对哪些入射方向敏感。一批照片中的路线看起来特别集中，可能有一部分原因来自计数器摆放，而不是天空中的粒子原本就只从那里来。 “多数触发照片都有径迹”和“拍到了多数经过的粒子”也有区别。前者说明很少浪费空照片；要回答后者，还得知道多少粒子绕过了计数器，多少在云室恢复时经过，多少沿着不容易被装置接受的方向飞走。 超过四分之三这个结果的用处很明确：研究者拿到一张触发照片时，很有希望能找到可研究的路线。若要由照片总数倒推宇宙线通量，就得进一步计算装置覆盖了多大面积、多少方向和多长灵敏时间。 对当时的簇射研究，先把有用事件经常拍到已经是巨大进步。接下来，图像中的弯曲告诉人们粒子可能带什么电，收集图像的方式告诉人们哪些事件容易被看见。两件事一起理解，才能把漂亮图案读成物理。 来源：[1] [2] ## 簇射里出现了正电子 1933 年的分析中，一些径迹需要这样一种粒子：电荷为正，质量却比质子小得多。这支持了 Anderson 此前发现的正电子。簇射中正负两种弯曲同时出现，也让电子与正电子成对产生成为有力的解释。研究者能把一组相连的路线放在一起，追问电荷从哪里来、能量流到了哪里。 Blackett 获得 1948 年诺奖，表彰的是发展 Wilson 云室方法以及核物理和宇宙线方面的发现。讲到这套由计数器控制的装置，Occhialini 的贡献同样不能略过。快的电信号负责挑时刻，慢的摄影负责留细节，两种技术由此接成一个实验。 来源：[2] [3] 接着探索物理 ## 动手试相关模型 ### [读一次碰撞事例](https://sandboxphysics.com/zh/labs/particle-collider/) 点选弯曲径迹，观察它经过哪些探测层。 参数化生成器给出合成径迹与探测器信号。 ## 来源与阅读说明 1. [P. M. S. Blackett and G. Occhialini, Photography of penetrating corpuscular radiation (1932)](https://doi.org/10.1038/130363a0) 首次报告记述双计数器触发，以及超过四分之三的所选照片含有高能径迹。 2. [P. M. S. Blackett and G. P. S. Occhialini, Some photographs of the tracks of penetrating radiation (1933)](https://doi.org/10.1098/rspa.1933.0048) 原始簇射照片展示计数器选择和磁场曲率怎样共同使用。 3. [P. M. S. Blackett, Cloud chamber researches in nuclear physics and cosmic radiation (1948)](https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/blackett-lecture.pdf) 回顾自动云室、核嬗变与电子正电子簇射。 ## 顺着问题继续读 [Wilson 让电离留下看得见的路](https://sandboxphysics.com/zh/stories/particle-evidence/wilson-cloud-chamber/) [Bothe 和 Geiger 怎样认出同时发生的两个信号](https://sandboxphysics.com/zh/stories/particle-evidence/bothe-coincidence-method/) [粒子、探测器与物质的规则](https://sandboxphysics.com/zh/stories/particle-evidence/) [Lenard 给阴极射线开了一扇窗](https://sandboxphysics.com/zh/stories/particle-evidence/lenard-cathode-ray-window/) [Thomson 从阴极射线里找到共同的粒子](https://sandboxphysics.com/zh/stories/particle-evidence/thomson-electron-charge-mass/) [Wilson 让电离留下看得见的路](https://sandboxphysics.com/zh/stories/particle-evidence/wilson-cloud-chamber/) [Bothe 和 Geiger 怎样认出同时发生的两个信号](https://sandboxphysics.com/zh/stories/particle-evidence/bothe-coincidence-method/) [乳胶里一条接一条的径迹显出了 π 介子](https://sandboxphysics.com/zh/stories/particle-evidence/powell-pion-emulsion/) [Glaser 让粒子经过的地方先沸腾](https://sandboxphysics.com/zh/stories/particle-evidence/glaser-bubble-chamber/) [Alvarez 小组从成组径迹中找出短寿命粒子](https://sandboxphysics.com/zh/stories/particle-evidence/alvarez-resonance-events/) [Cherenkov 追出了蓝光与带电粒子的关系](https://sandboxphysics.com/zh/stories/particle-evidence/cherenkov-light-cone/) [Charpak 把粒子的位置变成电信号](https://sandboxphysics.com/zh/stories/particle-evidence/charpak-multiwire-chamber/)