دائرة التزامن

في محاضرته عند استلام جائزة نوبل، ^{[ 1 ]} وصف بوث كيف طبّق طريقة التزامن في تجربة أجراها عام 1924 على تشتت كومبتون. هدفت التجربة إلى التحقق مما إذا كان تشتت كومبتون يُنتج إلكترونًا مرتدًا بالتزامن مع أشعة غاما المتشتتة . استخدم بوث عدادين لتفريغ الشحنات النقطية موصولين بمقياسين كهربائيين منفصلين من الألياف ، وسجّل انحرافات الألياف على فيلم فوتوغرافي متحرك. تمكّن من خلال تسجيل الفيلم من تمييز التفريغات المتزامنة بدقة زمنية تقارب 1 مللي ثانية . 

في عام ١٩٢٩، نشر والتر بوث وفيرنر كولهورستر وصفًا لتجربة التزامن باستخدام عدادات التفريغ الأنبوبية التي اخترعها هانز جايجر ووالتر مولر عام ١٩٢٨. أظهرت تجربة بوث-كولهورستر اختراق الجسيمات المشحونة في الأشعة الكونية . استخدم الباحثان نفس الطريقة الميكانيكية الفوتوغرافية لتسجيل التفريغات المتزامنة، والتي أشارت في هذه التجربة إلى مرور جسيم مشحون من الأشعة الكونية عبر كلا العدادين وعبر جدار سميك من الرصاص والحديد يحيط بالعدادات. نُشرت ورقتهم البحثية، بعنوان "Das Wesen der Höhenstrahlung" ، في مجلة Zeitschrift für Physik، المجلد ٥٦، صفحة ٧٥١ (١٩٢٩).

Bruno Rossi, at the age of 24, was in his first job as assistant in the Physics Institute of the University of Florence when he read the Bothe-Kohlhörster paper. It inspired him to begin his own research on cosmic rays. He fabricated Geiger tubes according to the published recipe, and he invented the first practical electronic coincident circuit. It employed several triodevacuum tubes, and could register coincident pulses from any number of counters with a tenfold improvement in time resolution over the mechanical method of Bothe. Rossi described his invention in a paper entitled "Method of Registering Multiple Simultaneous Impulses of Several Geiger Counters", published in Nature v.125, p.636 (1930). The Rossi coincidence circuit was rapidly adopted by experimenters around the world. It was the first practical AND circuit, precursor of the AND logic circuits of electronic computers.

To detect the voltage pulse produced by the coincidence circuit when a coincidence event occurred, Rossi first used earphones and counted the ‘clicks’, and soon an electro-mechanical register to count the coincidence pulses automatically. Rossi used a triple-coincidence version of his circuit with various configurations of Geiger counters in a series of experiments during the period from 1930 to 1943 that laid an essential part of the foundations of cosmic-ray and particle physics.

About the same time, and independently of Rossi, Bothe devised a less practical electronic coincidence device. It used a single pentode vacuum tube and could register only twofold coincidences.