Metódy zaznamenávania elementárnych častíc sú založené na použití systémov v dlhodobom nestabilnom stave, v ktorom dochádza k prechodu do stabilného stavu vplyvom letiacej nabitej častice.

Geigerov počítač.

Geigerov počítač- detektor častíc, ktorého činnosť je založená na výskyte nezávislého elektrického výboja v plyne, keď častica vstúpi do jeho objemu. Vynájdený v roku 1908 H. Geigerom a E. Rutherfordom, neskôr ho vylepšili Geiger a Muller.

Geigerov počítač pozostáva z kovového valca - katódy - a tenkého drôtu natiahnutého pozdĺž jeho osi - anódy, uzavretého v uzavretom priestore naplnenom plynom (zvyčajne argónom) pod tlakom asi 100-260 GPa (100-260 mm). Hg). Napätie rádovo 200-1000 V sa aplikuje medzi katódu a anódu. Nabitá častica, ktorá vstúpila do objemu počítadla, vytvorí určitý počet elektrón-iónových párov, ktoré sa pohybujú k zodpovedajúcim elektródam a pri určitej rýchlosti. vysoké napätie na strednej voľnej dráhe (na ceste k ďalšej tabuľke) získavajú energiu prevyšujúcu ionizačnú energiu a molekuly ionizujúceho plynu. Vytvára sa lavína, prúd v okruhu sa zvyšuje. Z odporu záťaže sa do záznamového zariadenia privádza napäťový impulz. Prudký nárast poklesu napätia na odpore záťaže vedie k prudkému poklesu napätia medzi anódou a katódou, výboj sa zastaví a trubica je pripravená zaregistrovať ďalšiu časticu.

Geigerov počítač zaznamenáva najmä elektróny a γ-kvantá (tie však za pomoci prídavného materiálu naneseného na steny nádoby, z ktorého γ-kvantá vyraďujú elektróny).

Wilsonova komora.

Wilsonova komora- stopa (z angl. trať— stopový, dráhový) detektor častíc. Vytvoril ho Charles Wilson v roku 1912. Pomocou Wilsonovej komory bolo urobených množstvo objavov v jadrovej fyzike a fyzike elementárnych častíc, ako napríklad objav rozsiahlych vzdušných spŕch (v oblasti kozmického žiarenia) v roku 1929, pozitrón v roku 1932, detekcia stôp miónov, objavenie zvláštnych častíc. Následne bola Wilsonova komora prakticky nahradená bublinkovou komorou ako rýchlejšou. Oblaková komora je nádoba naplnená vodnou alebo alkoholovou parou, ktorá je blízko nasýtenia (pozri obrázok). Jeho pôsobenie je založené na kondenzácii presýtených pár (vody alebo alkoholu) na iónoch vytvorených prechádzajúcou časticou. Prudkým spustením piesta (pozri obrázok) vznikne presýtená para (para v komore sa adiabaticky rozpína, v dôsledku čoho sa prudko zvýši jej teplota).

Kvapky kvapaliny usadené na iónoch zviditeľňujú stopu letiacej častice – stopu, čo umožňuje jej fotografovanie. Z dĺžky dráhy môžete určiť energiu častice a z počtu kvapiek na jednotku dĺžky dráhy môžete odhadnúť jej rýchlosť. Umiestnenie kamery do magnetického poľa umožňuje určiť zo zakrivenia dráhy pomer náboja častice k jej hmotnosti (prvý návrh navrhli sovietski fyzici P. L. Kapitsa a D. V. Skobeltsyn).

Bublinová komora.

Bublinová komora- prístroj na zaznamenávanie stôp (stôp) nabitých častíc, ktorého činnosť je založená na vare prehriatej kvapaliny po dráhe častice.

Prvá bublinková komora (1954) bola kovová komora so sklenenými okienkami na osvetlenie a fotografovanie, naplnená tekutým vodíkom. Následne bol vytvorený a zdokonaľovaný vo všetkých laboratóriách na svete vybavených urýchľovačmi nabitých častíc. Z kužeľa s objemom 3 cm 3 dosahovala veľkosť bublinkovej komory niekoľko metrov kubických. Väčšina bublinkových komôr má objem 1 m3. Za vynález bublinovej komory získal Glaser v roku 1960 Nobelovu cenu.

Pracovný cyklus komory liekovky je 0,1. Jeho výhodou oproti zákalovej komore je vyššia hustota pracovnej látky, ktorá umožňuje registrovať vysokoenergetické častice.

Elementárne častice, ale aj komplexné mikročastice (a, d atď.) možno pozorovať vďaka stopám, ktoré zanechávajú pri prechode hmotou. Povaha stôp umožňuje posúdiť znamenie náboja častice, jej energiu, hybnosť atď. Nabité častice spôsobujú ionizáciu molekúl pozdĺž ich dráhy. Neutrálne častice nezanechávajú stopy, ale môžu sa odhaliť v momente rozpadu na nabité častice alebo v momente zrážky s akýmkoľvek jadrom. V dôsledku toho sú neutrálne častice nakoniec tiež detekované ionizáciou spôsobenou nabitými časticami, ktoré generujú.

Prístroje používané na registráciu ionizujúcich častíc sú rozdelené do dvoch skupín. Prvú skupinu tvoria zariadenia, ktoré zaznamenávajú prechod častice a navyše umožňujú v niektorých prípadoch posúdiť jej energiu. Do druhej skupiny patria dráhové zariadenia, teda zariadenia, ktoré umožňujú pozorovať stopy (stopy) častíc v hmote.

Záznamové prístroje zahŕňajú ionizačné komory a počítadlá plynových výbojov (pozri § 82 2. dielu), ako aj Čerenkovove počítadlá (pozri § 147 2. zväzku), scintilačné počítadlá a počítadlá polovodičov.

Činnosť scintilačných čítačov je založená na skutočnosti, že nabitá častica prelietavajúca látkou spôsobuje nielen ionizáciu, ale aj excitáciu atómov. Po návrate do normálneho stavu vyžarujú atómy viditeľné svetlo. Látky, v ktorých nabité častice vybudia viditeľný záblesk svetla (scintilácia), sa nazývajú fosfory. Scintilačné počítadlo pozostáva z fosforu, z ktorého je svetlo privádzané cez špeciálny svetlovod do trubice fotonásobiča. Počítajú sa impulzy získané na výstupe fotonásobiča. Určuje sa aj amplitúda impulzov (ktorá je úmerná intenzite svetelných zábleskov), čo poskytuje ďalšie informácie o detekovaných časticiach.

Polovodičové počítadlo je polovodičová dióda, na ktorú je privedené napätie takého znamienka, že väčšina prúdových nosičov je odvádzaná preč z prechodovej vrstvy. Preto je v normálnom stave dióda vypnutá. Pri prechode cez prechodovú vrstvu rýchlo nabitá častica generuje elektróny a diery, ktoré sú nasávané k elektródam.

V dôsledku toho sa objaví elektrický impulz, úmerný počtu prúdových nosičov generovaných časticou.

Počítadlá sa často spájajú do skupín a zapínajú sa tak, že sa zaznamenávajú len udalosti, ktoré sú súčasne zaznamenávané viacerými zariadeniami, alebo naopak len jedným z nich. V prvom prípade hovoria, že počítadlá sú zapnuté podľa schémy náhody, v druhej - podľa schémy náhody. Použitím rôznych schém inklúzie je možné vybrať z rôznych javov ten, ktorý je predmetom záujmu. Napríklad dve počítadlá (cena 75.1), inštalované za sebou a zapnuté podľa koincidenčnej schémy, zaregistrujú časticu letiacu pozdĺž spoločnej osi a nezaregistrujú častice 2 a 3:

Sledovacie prístroje zahŕňajú oblačné komory, difúzne komory, bublinkové komory, iskrové komory a emulzné komory.

Wilsonova komora. Toto zariadenie vytvoril anglický fyzik C. Wilson v roku 1912. Dráha iónov položená letiacou nabitou časticou sa stáva viditeľnou v oblačnej komore, pretože na iónoch kondenzuje presýtená para kvapaliny. Zariadenie nepracuje nepretržite, ale v cykloch. Relatívne krátky čas citlivosti kamery sa strieda s mŕtvym časom (100-1000 krát dlhší), počas ktorého sa kamera pripravuje na ďalší operačný cyklus. Presýtenie sa dosiahne náhlym ochladením spôsobeným prudkou (adiabatickou) expanziou pracovnej zmesi pozostávajúcej z nekondenzovateľného plynu (hélium, dusík, argón) a vodnej pary, etylalkoholu a pod. niekoľko bodov) fotografovanie pracovného objemu fotoaparátu. Stereo fotografie vám umožňujú znovu vytvoriť priestorový obraz zaznamenaného javu. Keďže pomer doby citlivosti k mŕtvemu času je veľmi malý, je niekedy potrebné nasnímať desaťtisíce obrázkov, kým sa zaznamená akákoľvek udalosť s malou pravdepodobnosťou. Na zvýšenie pravdepodobnosti pozorovania zriedkavých udalostí sa používajú riadené oblačné komory, v ktorých je činnosť expanzného mechanizmu riadená počítadlami častíc zahrnutými v elektronickom obvode, ktorý izoluje požadovanú udalosť.

Ak medzi póly elektromagnetu umiestnite oblakovú komoru, jej možnosti sa značne rozšíria.

Podľa zakrivenia trajektórie spôsobenej pôsobením magnetického poľa je možné určiť znamienko náboja častice a jej hybnosť. Ako príklad fotografie získanej pomocou oblačnej komory umiestnenej v magnetickom poli, obr. 77.3 (str. 277), ktorý zobrazuje dráhy elektrónu a pozitrónu.

Difúzna komora. Rovnako ako v oblačnej komore je pracovnou látkou v difúznej komore presýtená para. Stav presýtenia však nevzniká adiabatickou expanziou, ale v dôsledku difúzie alkoholových pár z veka komory nachádzajúceho sa pri teplote ~ 10°C na dno ochladzované tuhým oxidom uhličitým (teplota -70°C ). Neďaleko dna sa objavuje vrstva presýtenej pary, hrubá niekoľko centimetrov. V tejto vrstve sa vytvárajú stopy Na rozdiel od oblačnej komory funguje difúzna komora nepretržite.

Bublinová komora. V bublinkovej komore, ktorú vynašiel D. A. Glezer v roku 1952, sú presýtené pary nahradené priehľadnou prehriatou kvapalinou (t. j. kvapalinou pod vonkajším tlakom menším, ako je tlak jej nasýtených pár; ym. § 124 1. zväzku). Ionizujúca častica prelietavajúca komorou spôsobuje prudký var kvapaliny, v dôsledku čoho je stopa častice naznačená reťazou bublín pary - vytvára sa stopa. Bublinová komora, podobne ako Wilsonova komora, funguje v cykloch. Komora sa spúšťa prudkým poklesom (uvoľnením) tlaku, v dôsledku čoho pracovná tekutina prechádza do metastabilného prehriateho stavu. Ako pracovná tekutina sa používa vodík, xenón, propán a niektoré ďalšie látky, ktoré zároveň slúžia ako terč pre častice, ktoré ňou prelietavajú. Pracovný objem komôr dosahuje 30 m3.

Iskrová komora. V roku 1957 Cranschau a de Beer navrhli zariadenie na zaznamenávanie trajektórií nabitých častíc, nazývané iskrová komora. Zariadenie pozostáva zo sústavy plochých kovových elektród navzájom rovnobežných (obr. 75.2). Elektródy sú pripojené cez jednu. Jedna skupina elektród je uzemnená a na druhú sa periodicky aplikuje krátkodobý (trvanie vysokonapäťového impulzu).

Ak v momente aplikácie impulzu preletí komorou ionizujúca častica, jej dráha bude vyznačená reťazou iskier preskakujúcich medzi elektródami. Zariadenie sa spúšťa automaticky pomocou prídavných počítadiel zapnutých podľa koincidenčnej schémy, ktoré zaznamenávajú prechod skúmaných častíc cez pracovný objem komory.

Pokročilejším typom iskrovej komory je streamerová komora. V tejto komore je vysoké napätie odstránené skôr, ako sa iskra stihne úplne rozvinúť.

Preto vznikajú len zárodočné iskry, ktoré tvoria jasnú stopu.

Emulzná komora. Sovietski fyzici L. V. Mysovsky a A. P. Zhdanov ako prví použili na záznam mikročastíc fotografické platne. Nabité častice majú na fotografickú emulziu rovnaký účinok ako fotóny. Preto sa po vyvolaní platničky v emulzii vytvorí viditeľná stopa (stopa) letiacej častice. Nevýhodou metódy fotografickej platne bola malá hrúbka vrstvy emulzie, v dôsledku čoho sa získali len stopy častíc letiacich rovnobežne s rovinou vrstvy. V emulzných komorách sú ožiareniu vystavené hrubé obaly (s hmotnosťou až niekoľko desiatok kilogramov a hrúbkou niekoľko sto milimetrov), tvorené jednotlivými vrstvami fotografickej emulzie (bez substrátu). Po ožiarení sa obal rozloží na vrstvy, z ktorých každá sa vyvolá a prezerá pod mikroskopom. Aby bolo možné sledovať dráhu častice pri jej prechode z jednej vrstvy do druhej, pred rozobratím balenia sa na všetky vrstvy pomocou röntgenových lúčov aplikuje rovnaká súradnicová mriežka. Stopy častíc získané týmto spôsobom sú znázornené na obr. 75.3, ktorý ukazuje sekvenčnú transformáciu -mezónu na mión a potom na pozitrón.

Správa:

Metódy zaznamenávania elementárnych častíc

1) Geigerov počítač s výbojom

Geigerov počítač je jedným z najdôležitejších zariadení na automatické počítanie častíc.

Počítadlo pozostáva zo sklenenej trubice potiahnutej zvnútra kovovou vrstvou (katódou) a tenkým kovovým závitom, ktorý prebieha pozdĺž osi trubice (anóda).

Rúrka je naplnená plynom, zvyčajne argónom. Počítadlo funguje na základe nárazovej ionizácie. Nabitá častica (elektrón, £-častica atď.), ktorá letí cez plyn, odstraňuje elektróny z atómov a vytvára kladné ióny a voľné elektróny. Elektrické pole medzi anódou a katódou (je na ne privedené vysoké napätie) urýchľuje elektróny na energiu, pri ktorej začína nárazová ionizácia. Nastane lavína iónov a prúd cez počítadlo sa prudko zvýši. V tomto prípade sa cez zaťažovací odpor R generuje napäťový impulz, ktorý sa privádza do záznamového zariadenia. Aby počítadlo zaregistrovalo ďalšiu časticu, ktorá ho zasiahne, musí sa uhasiť lavínový výboj. Toto sa deje automaticky. Keďže v momente, keď sa objaví prúdový impulz, je úbytok napätia na vybíjacom rezistore R veľký, napätie medzi anódou a katódou prudko klesá - natoľko, že sa výboj zastaví.

Geigerov počítač sa používa hlavne na záznam elektrónov a Y-kvantov (vysokoenergetické fotóny), Y-kvantá sa však priamo nezaznamenávajú kvôli ich nízkej ionizačnej schopnosti. Na ich detekciu je vnútorná stena trubice potiahnutá materiálom, z ktorého Y-kvanta vyraďujú elektróny.

Počítadlo registruje takmer všetky elektróny, ktoré doň vstupujú; Čo sa týka Y-kvant, registruje približne len jedno Y-kvantum zo sto. Registrácia ťažkých častíc (napríklad £-častíc) je ťažká, pretože je ťažké vytvoriť dostatočne tenké „okienko“ v čítači, ktoré je pre tieto častice priehľadné.

2) Wilsonova komora

Činnosť zákalovej komory je založená na kondenzácii presýtených pár na iónoch za vzniku vodných kvapiek. Tieto ióny sú vytvárané pozdĺž svojej trajektórie pohybujúcou sa nabitou časticou.

Zariadenie je valec s piestom 1 (obr. 2), pokrytý plochým skleneným vekom 2. Valec obsahuje nasýtené pary vody alebo alkoholu. Rádioaktívne liečivo 3, ktoré sa skúma, sa zavedie do komory, ktorá tvorí ióny v pracovnom objeme komory. Keď piest prudko klesne nadol, t.j. Počas adiabatickej expanzie sa para ochladzuje a stáva sa presýtenou. V tomto stave para ľahko kondenzuje. Centrami kondenzácie sa stávajú ióny tvorené časticami letiacimi v tom čase. Takto sa vo fotoaparáte objaví hmlistá stopa (stopa) (obr. 3), ktorú možno pozorovať a fotografovať. Stopa existuje na desatiny sekundy. Vrátením piestu do pôvodnej polohy a odstránením iónov elektrickým poľom možno opäť vykonať adiabatickú expanziu. Experimenty s fotoaparátom tak možno vykonávať opakovane.

Ak je kamera umiestnená medzi pólmi elektromagnetu, potom sa výrazne rozšíria možnosti kamery na štúdium vlastností častíc. V tomto prípade pôsobí Lorentzova sila na pohybujúcu sa časticu, čo umožňuje určiť hodnotu náboja častice a jej hybnosti zo zakrivenia trajektórie. Obrázok 4 ukazuje možnú verziu dešifrovania fotografií elektrónových a pozitrónových stôp. Indukčný vektor B magnetického poľa smeruje kolmo na rovinu kresby za kresbou. Pozitron sa vychyľuje doľava a elektrón doprava.

3) Bublinová komora

Od oblačnej komory sa líši tým, že presýtené pary v pracovnom objeme komory sú nahradené prehriatou kvapalinou, t.j. kvapalina, ktorá je pod tlakom nižším ako je tlak jej nasýtených pár.

Častica, ktorá preletí takouto kvapalinou, spôsobí vznik bublín pary, čím vytvorí stopu (obr. 5).

V počiatočnom stave piest stláča kvapalinu. Pri prudkom poklese tlaku je bod varu kvapaliny nižší ako teplota okolia.

Kvapalina sa stáva nestabilným (prehriatym) stavom. To zaisťuje výskyt bublín pozdĺž dráhy častice. Ako pracovná zmes sa používa vodík, xenón, propán a niektoré ďalšie látky.

Výhoda bublinkovej komory oproti Wilsonovej komore je daná vyššou hustotou pracovnej látky. Výsledkom je, že dráhy častíc sú dosť krátke a častice dokonca vysokých energií uviaznu v komore. To umožňuje pozorovať sériu postupných transformácií častice a reakcií, ktoré spôsobuje.

4) Metóda emulzie hrubého filmu

Na detekciu častíc sa spolu s oblačnými komorami a bublinovými komorami používajú hrubovrstvové fotografické emulzie. Ionizačný účinok rýchlo nabitých častíc na emulziu fotografických platní. Fotografická emulzia obsahuje veľké množstvo mikroskopických kryštálov bromidu strieborného.

Rýchlo nabitá častica, ktorá preniká kryštálom, odstraňuje elektróny z jednotlivých atómov brómu. Reťazec takýchto kryštálov tvorí latentný obraz. Keď sa v týchto kryštáloch objaví kovové striebro, reťazec strieborných zŕn vytvorí stopu častíc.

Dĺžka a hrúbka stopy sa môže použiť na odhad energie a hmotnosti častice. Vďaka vysokej hustote fotografickej emulzie sú stopy veľmi krátke, no pri fotografovaní sa dajú zväčšiť. Výhodou fotografickej emulzie je, že expozičný čas môže byť ľubovoľne dlhý. To umožňuje zaznamenávať zriedkavé udalosti. Je tiež dôležité, že vďaka vysokej zastavovacej schopnosti fotoemulzie sa zvyšuje počet pozorovaných zaujímavých reakcií medzi časticami a jadrami.

• 12. trieda.

Cieľ lekcie:

• Vysvetliť študentom štruktúru a princíp fungovania zariadení na záznam a štúdium elementárnych častíc.

"Netreba sa ničoho báť, len musíš pochopiť neznáme." Marie Curie.

• Aktualizácia základných vedomostí:
• Čo je to "atóm"?
• Aké má rozmery?
• Aký model atómu navrhol Thomson?
• Aký model atómu navrhol Rutherford?
• Prečo bol Rutherfordov model nazvaný „Planetárny model atómovej štruktúry“?

Aká je štruktúra atómového jadra?

• Téma lekcie:

• Metódy pozorovania a zaznamenávania elementárnych častíc.

• Atóm je „nedeliteľný“ (Democritus).

• Molekula

• látka

• mikrokozmos

• makrokozmos

• megasvet

• Klasická fyzika

Kvantová fyzika

• Ako študovať a pozorovať mikrosvet?

• Ako študovať a pozorovať mikrosvet?

Problém!

• Začneme študovať fyziku atómového jadra, zvažujeme ich rôzne premeny a jadrové (rádioaktívne) žiarenie. Táto oblasť vedomostí má veľký vedecký a praktický význam.
• Rádioaktívne odrody atómových jadier získali množstvo aplikácií vo vede, medicíne, technológii a poľnohospodárstve.
• Dnes sa pozrieme na zariadenia a metódy registrácie, ktoré umožňujú detegovať mikročastice, študovať ich zrážky a premeny, čiže poskytujú všetky informácie o mikrokozme a na základe toho aj o opatreniach na ochranu pred žiarením.
• Poskytujú nám informácie o správaní a charakteristikách častíc: znamenie a veľkosť elektrického náboja, hmotnosť týchto častíc, ich rýchlosť, energia atď. Pomocou záznamových prístrojov boli vedci schopní získať poznatky o „mikrosvete“.

Záznamové zariadenie je zložitý makroskopický systém, ktorý môže byť v nestabilnom stave. Pri malej poruche spôsobenej prechádzajúcou časticou sa začína proces prechodu systému do nového, stabilnejšieho stavu. Tento proces umožňuje registrovať časticu.

• Záznamové zariadenie je zložitý makroskopický systém, ktorý môže byť v nestabilnom stave. Pri malej poruche spôsobenej prechádzajúcou časticou sa začína proces prechodu systému do nového, stabilnejšieho stavu. Tento proces umožňuje registrovať časticu.
• V súčasnosti sa používa mnoho rôznych metód detekcie častíc.

• Geigerov počítač

• Wilsonova komora

• Bublinová komora

• Fotografický

• emulzie

• Scintilácia
• metóda

• Metódy pozorovania a zaznamenávania elementárnych častíc

• Iskrová komora

• V závislosti od účelu experimentu a podmienok, v ktorých sa vykonáva, sa používajú určité záznamové zariadenia, ktoré sa navzájom líšia svojimi hlavnými charakteristikami.

Pri štúdiu materiálu vyplníte tabuľku.

Názov metódy	Princíp fungovania	výhody, Nedostatky	Účel tohto zariadenia

• Použite F – 12. ročník, § 33, A.E.Maron, G.Ya. Myakishev, E. G. Dubitskaya

Geigerov počítač:

• slúži na počítanie počtu rádioaktívnych častíc (hlavne elektrónov).

• Ide o sklenenú trubicu naplnenú plynom (argónom) s dvomi elektródami vo vnútri (katóda a anóda). Keď častica prejde, dôjde k nej nárazová ionizácia plynu a dôjde k impulzu elektrického prúdu.

• Zariadenie:

• Účel:

• Výhody:-1. kompaktnosť -2. účinnosť -3. výkon -4. vysoká presnosť (10OO častíc/s).

• Katóda.

• Sklenená trubica

• Kde sa používa: - registrácia rádioaktívnej kontaminácie na zemi, v priestoroch, odevoch, výrobkoch atď. - na skladoch rádioaktívnych materiálov alebo s prevádzkovanými jadrovými reaktormi - pri vyhľadávaní ložísk rádioaktívnej rudy (U - urán, Th - tórium).

• Geigerov počítač.

1882 Nemecký fyzik Wilhelm Geiger.

• 1882 Nemecký fyzik Wilhelm Geiger.

• Rôzne typy Geigerových počítadiel.

Wilsonova komora:

• slúži na pozorovanie a fotografovanie stôp z prechodu častíc (stop).

• Účel:

• Vnútorný objem komory je naplnený alkoholom alebo vodnou parou v presýtenom stave: keď sa piest spustí, tlak vo vnútri komory sa zníži a teplota sa zníži, v dôsledku adiabatického procesu sa vytvorí presýtená para. Po prechode častice kondenzujú kvapky vlhkosti a vytvorí sa stopa - viditeľná stopa.

• Sklenený tanier

Zariadenie vynašiel v roku 1912 anglický fyzik Wilson na pozorovanie a fotografovanie stôp nabitých častíc. V roku 1927 mu bola udelená Nobelova cena.

• Zariadenie vynašiel v roku 1912 anglický fyzik Wilson na pozorovanie a fotografovanie stôp nabitých častíc. V roku 1927 mu bola udelená Nobelova cena.
• Sovietski fyzici P.L. Kapitsa a D.V. Skobeltsin navrhli umiestniť oblakovú komoru do jednotného magnetického poľa.

Účel:

• Pri umiestnení kamery do magnetického poľa môžete zo stopy určiť: energiu, rýchlosť, hmotnosť a náboj častice. Podľa dĺžky a hrúbky dráhy, podľa jej zakrivenia v magnetickom poli sa určuje charakteristiky prechádzajúcej rádioaktívnej častice. Napríklad 1. častica alfa dáva pevnú hrubú stopu, 2. protón - tenká stopa, 3. elektrón - bodkovaná stopa.

• Rôzne pohľady na oblačné komory a fotografie stôp častíc.

Bublinová komora:

• Variant Wilsonovej komory.

• Keď piest prudko klesne, kvapalina pod vysokým tlakom prechádza do prehriateho stavu. Keď sa častica rýchlo pohybuje pozdĺž dráhy, vytvárajú sa bubliny pary, t. j. kvapalina vrie a dráha je viditeľná.

• Výhody oproti oblačnej komore: - 1. vysoká hustota média, preto krátke dráhy - 2. častice uviaznu v komore a je možné vykonávať ďalšie pozorovanie častíc -3. väčšia rýchlosť.

• 1952 D. Glaser.

• Rôzne pohľady na bublinovú komoru a fotografie stôp častíc.

Metóda emulzie hrubého filmu:

• 20-te roky L.V. Myšovský, A.P. Ždanov.
• - slúži na registráciu častíc - umožňuje registrovať zriedkavé javy vďaka dlhej dobe expozície. Fotografická emulzia obsahuje veľké množstvo mikrokryštálov bromidu strieborného. Prichádzajúce častice ionizujú povrch fotoemulzií. Kryštály AgBr (bromid strieborný) sa vplyvom nabitých častíc rozpadajú a po ich vyvinutí sa odhalí stopa z prechodu častice - stopa. Na základe dĺžky a hrúbky dráhy je možné určiť energiu a hmotnosť častíc.

metóda má nasledujúce výhody:

• metóda má nasledujúce výhody:
• 1. Dokáže zaznamenať trajektórie všetkých častíc letiacich cez fotografickú platňu počas pozorovacieho času.
• 2. Fotografická platňa je vždy pripravená na použitie (emulzia nevyžaduje postupy, ktoré by ju uviedli do prevádzkyschopného stavu).
• 3. Emulzia má veľkú brzdnú schopnosť vďaka svojej vysokej hustote.
• 4. Poskytuje nezmiznúcu stopu častice, ktorú možno potom pozorne študovať.

Nevýhody metódy: 1. trvanie a 2. zložitosť chemického spracovania fotografických platní a 3. čo je najdôležitejšie, skúmanie každej platne v silnom mikroskope zaberie veľa času.

• Nevýhody metódy: 1. trvanie a 2. zložitosť chemického spracovania fotografických platní a 3. čo je najdôležitejšie, skúmanie každej platne v silnom mikroskope zaberie veľa času.

Scintilačná metóda

• Táto metóda (Rutherford) využíva na záznam kryštály. Zariadenie pozostáva zo scintilátora, fotonásobiča a elektronického systému.

"Metódy na zaznamenávanie nabitých častíc." (video). Metódy registrácie častíc:

• Scintilačná metóda

• Metóda nárazovej ionizácie

• Kondenzácia pary na iónoch

• Metóda emulzie hrubého filmu

• Častice dopadajúce na obrazovku pokrytú špeciálnou vrstvou spôsobujú záblesky, ktoré je možné pozorovať pomocou mikroskopu.

• Geigerov počítač s výbojom

• Wilsonova komora a bublinková komora

• Ionizuje povrch fotoemulzií

• Zopakujme si:

odraz:

• 1. Akú tému hodiny sme sa dnes učili?
• 2 Aké ciele sme si stanovili pred štúdiom témy?
• 3. Dosiahli sme svoj cieľ?
• 4. Čo znamená motto, ktoré sme si vzali na lekciu?
• 5. Rozumieš téme hodiny, prečo sme sa s ňou zoznámili?

Zhrnutie lekcie:

• 1. Spoločne skontrolujeme vašu prácu pomocou tabuľky, spoločne ju vyhodnotíme a oznámkujeme, pričom zohľadníme vašu prácu na hodine.

Použitá literatúra:

• 1. Internetové zdroje.
• 2. F -12. ročník, A.E. Myakishev, G.Ya Myakishev, E.G Dubitskaya.

Metódy sledovania. Nabitá častica, ktorá sa pohybuje v plyne, ju ionizuje a pozdĺž svojej dráhy vytvára reťazec iónov. Ak je vytvorený v plyne rezanie tlakový skok, potom sa presýtená para usadzuje na týchto iónoch ako na kondenzačných centrách a vytvára reťazec kvapiek kvapaliny - trať.
A) Wilsonova komora (anglicky) 1912
1) sklenená valcová nádoba pokrytá sklom na vrchu;
2) dno nádoby je pokryté vrstvou čierneho mokrého zamatu alebo látky;
H) sieťka, nad ktorej povrchom sa tvorí nasýtená para.
4) piest, keď sa rýchlo spustí, dôjde k adiabatickej expanzii plynu, ktorá je sprevádzaná
Znížením jej teploty sa para podchladí (presýti).
Nabité častice vznikajúce pri rádioaktívnom rozpade, letiace cez plyn, vytvárajú pozdĺž svojej dráhy reťazec iónov. Keď sa piest spustí, na týchto iónoch sa vytvárajú kvapky kvapaliny, ako na kondenzačných centrách. Počas letu tak častica za sebou zanecháva stopu (stopu), ktorá je dobre viditeľná a dá sa odfotografovať. Hrúbka a dĺžka dráhy sa používa na posúdenie hmotnosti a energie častice.
P.L. Kapitsa a D.V. Skobeltsyn navrhol umiestniť kameru do magnetického poľa. Nabitá častica pohybujúca sa v magnetickom poli je vystavená Lorentzovej sile, čo vedie k zakriveniu dráhy. Na základe tvaru dráhy a charakteru jej zakrivenia možno vypočítať hybnosť častice a jej hmotnosť y, ako aj určiť znamienko frekvenčného náboja.

B) Glaserova bublinová komora(USA) 1952
Dráha sa vyskytuje v prehriatej kvapaline. Bublinová komora, podobne ako Wilsonova komora, je v prevádzkovom stave v momente prudkého tlakového rázu. Bublinové komory sú tiež umiestnené v silnom magnetickom poli, ktoré ohýba trajektórie častíc.
Neutrálne častice nezanechávajú stopy, no napriek tomu ich možno detegovať aj pomocou oblačnej komory alebo bublinkovej komory pomocou sekundárnych efektov. Ak sa teda neutrálna častica rozpadne na dve (alebo viac) nabitých častíc letiacich rôznymi smermi, potom štúdiom stôp sekundárnych častíc a určením ich energií a hybnosti je možné určiť vlastnosti primárnej neutrálnej častice pomocou zákonov zachovania. .
B) Metóda hrubostenných fotografických emulzií (1928, Myšovský a Ždanov)
Je založená na využití sčernenia zŕn bromidu strieborného, ​​ktoré sú súčasťou fotografickej vrstvy vplyvom nabitých častíc prechádzajúcich v ich blízkosti. Po vyvolaní fotografickej emulzie v nich možno pozorovať stopy takýchto častí. Jadrové fotoemulzie sa používajú vo forme vrstiev s hrúbkou 0,5 až 1 mm. To umožňuje študovať trajektórie vysokoenergetických častíc. Významnou výhodou metódy fotoemulzie, okrem jednoduchosti použitia, je to, že pomáha získať nezanikajúce stopu častíc, ktorú možno potom starostlivo študovať. Metóda jadrových fotografických emulzií je široko používaná pri štúdiu vlastností nových elementárnych častíc a pri štúdiu kozmického žiarenia.
Metóda počítanie číselčastice. Ako jedno z prvých a najjednoduchších zariadení pre registrácia častíc bola použitá obrazovka potiahnutá luminiscenčnou kompozíciou. V tom bode na obrazovke, kde zasiahne častica s dostatočne vysokou energiou, dôjde k záblesku - scintilácii.

A) Spintaroskop. Ešte v roku 1903 W. Crookes zistil, že keď častice alfa zasiahnu fluorescenčné látky, spôsobia slabé záblesky svetla – takzvané scintilácie. Každý záblesk charakterizoval pôsobenie jednej častice. Dizajn jednoduchého zariadenia určeného na registráciu jednotlivých alfa častíc. Hlavnými časťami spinthariskopu sú obrazovka potiahnutá vrstvou sulfidu zinočnatého a lupa s krátkym ohniskom. Alfa rádioaktívny liek je umiestnený na konci tyče približne oproti stredu obrazovky. Keď alfa častica zasiahne kryštál sulfidu zinočnatého, dôjde k záblesku svetla, ktorý možno zistiť pri pozorovaní cez lupu.
Proces premeny kinetickej energie rýchlo nabitej častice na energiu svetelného záblesku sa nazýva scintilácia.
B) Geigerove počítadlá- Mueller (nemčina) 1928
Plynomery pracujú na princípe zaznamenávania samostatného výboja plynu, ku ktorému dochádza pri prelete nabitej častice pracovným objemom meradla. Na rozdiel od ionizačnej komory, ktorá zaznamenáva celkovú intenzitu zväzku nabitých častíc, Geiger-Müllerov počítač zaznamenáva každú časticu samostatne. Každý záblesk pôsobí na fotokatódu elektrónového multiplikátora a vyráža z nej elektróny. Ten prechádza sériou stupňov multiplikátora a vytvára prúdový impulz na výstupe, ktorý sa potom privádza na vstup zosilňovača a poháňa počítadlo. Intenzitu jednotlivých impulzov je možné sledovať na osciloskope. Určuje sa nielen počet častíc, ale aj ich energetické rozloženie.
Ionizačná komora. Na meranie dávok ionizujúceho žiarenia ionizačné komory. Ionizačná komora je valcový kondenzátor so vzduchom alebo iným plynom medzi elektródami. Pomocou zdroja konštantného napätia sa medzi elektródami komory vytvorí elektrické pole. Za normálnych podmienok je vo vzduchu veľmi málo voľných nábojov, takže meracie zariadenie pripojené k okruhu kamery nezaznamenáva prúd. Pri ožiarení pracovného objemu ionizačnej komory ionizujúcim žiarením dochádza k ionizácii vzduchu. Kladné a záporné ióny sa pohybujú pod vplyvom elektrického poľa. Sila ionizačného prúdu v komore je zvyčajne zlomok mikroampéra. Na meranie takýchto slabých PRÚDOV sa používajú špeciálne zosilňovacie obvody.
Pomocou ionizačných komôr je možné zaznamenať akýkoľvek typ jadrového žiarenia.

65. Objav rádioaktivity. Prirodzená rádioaktivita. Druhy rádioaktívneho žiarenia.

Rádioaktivita je výsledkom procesov prebiehajúcich vo vnútri atómov látky.
Spontánny rozpad atómový jadrá rádioaktívnych prvkov, stretnúť vyskytujúce sa v prirodzených podmienkach sa nazýva prirodzená rádioaktivita.

Typy: - lúče, plne ionizovaný atóm hélia, prechádzajúci látkou, sú spomalené v dôsledku ionizácie a excitácie atómov a molekúl, ako aj disociácie molekúl a sú mierne vychyľované v elektrickom a magnetickom poli.

- lúče, tok elektrónov, na oneskorenie beta žiarenia je potrebná vrstva kovu hrubá 3 cm, silne sa odchyľujú v elektrickom a magnetickom poli.

- lúče, krátkovlnné elektromagnetické žiarenie, s oveľa väčšou prenikavou silou ako röntgenové žiarenie, nie sú vychýlené.