Доклад:
Методы регистрации
элементарных частиц
1) Газоразрядный
счётчик Гейгера
Счётчик Гейгера- один из
важнейших приборов для автоматического счёта частиц.
Счётчик состоит из
стеклянной трубки, покрытой изнутри металлическим слоем (катод), и тонкой
металлической нити, идущей вдоль оси трубки (анод).
Трубка заполняется газом,
обычно аргоном. Действие счётчика основано на ударной ионизации. Заряженная частица
(электрон,£- частица и т.д.), пролетая в газе, отрывает от атомов
электроны и создаёт положительные ионы и свободные электроны. Электрическое
поле между анодом и катодом ( к ним подводится высокое напряжение) ускоряет электроны
до энергии, при которых начинается ударная ионизация. Возникает лавина ионов, и
ток через счётчик резко возрастает. При этом на нагрузочном резисторе R образуется импульс напряжения,
который подаётся в регистрирующее устройство. Для того чтобы счётчик мог регистрировать
следующую попавшую в него частицу, лавинный разряд необходимо погасить. Это
происходит автоматически. Так как в момент появления импульса тока падение
напряжения на разгрузочном резисторе R велико, то напряжение между анодом и катодом резко уменьшается –
настолько ,что разряд прекращается.
Счётчик Гейгера
применяется в основном для регистрации электронов и Y-квантов( фотонов большой энергии).Однако непосредственно Y- кванты вследствие их малой
ионизирующей способности не регистрируются. Для их обнаружения внутреннюю
стенку трубки покрывают материалом, из которого Y-кванты выбивают электроны.
Счётчик регистрирует почти
все попадающие в него электроны; что же касается Y- квантов ,то он регистрирует приблизительно только один Y-квант из ста. Регистрация тяжёлых частиц
( например , £-частиц) затруднена, так как сложно сделать в счётчике достаточно
тонкое «окошко», прозрачное для этих частиц.
2) Камера Вильсона
Действие камеры Вильсона
основано на конденсации перенасыщенного пара на ионах с образованием капелек
воды. Эти ионы создаёт вдоль своей траектории движущаяся заряженная частица.
Прибор представляет собой
цилиндр с поршнем 1 (рис. 2), накрытый плоской стеклянной крышкой 2. В цилиндре
находятся насыщенные пары воды или спирта. В камеру вводится исследуемый
радиоактивный препарат 3, который образует ионы в рабочем объеме камеры. При
резком опускании поршня вниз, т.е. при адиабатном расширении, происходит
охлаждение пара и он становится перенасыщенным. В этом состоянии пар легко
конденсируется. Центрами конденсации становятся ионы, образованные пролетевшей
в это время частицей. Так в камере появляется туманный след (трек) (рис.3),
который можно наблюдать и фотографировать. Трек существует десятые доли
секунды. Вернув поршень в исходное положение и удалив ионы электрическим полем,
можно вновь выполнить адиабатное расширение. Таким образом, опыты с камерой
можно проводить многократно.
Рис.3
Если камеру поместить
между полюсами электромагнита, то возможности камеры по изучению свойств частиц
значительно расширяются. В этом случае на движущуюся частицу действует сила
Лоренца, что позволяет по искривлению траектории определить значение заряда
частицы и ее импульс. На рисунке 4 приведен возможный вариант расшифровки
фотографии треков электрона и позитрона. Вектор индукции В магнитного поля
направлен перпендикулярно плоскости чертежа за чертеж. Влево отклоняется
позитрон, вправо — электрон.
3) Пузырьковая камера
Отличается от камеры Вильсона
тем, что перенасыщенные пары в рабочем объеме камеры заменяются перегретой
жидкостью, т.е. такой жидкостью, которая находится под давлением, меньшим
давления ее насыщенных паров.
Пролетая в такой
жидкости, частица вызывает возникновение пузырьков пара, образуя тем самым трек
(рис.5).
В исходном состоянии
поршень сжимает жидкость. При резком понижении давления температура кипения
жидкости оказывается меньше температуры окружающей среды.
Жидкость переходит в
неустойчивое (перегретое) состояние. Это и обеспечивает появление пузырьков на
пути движения частицы. В качестве рабочей смеси применяются водород, ксенон,
пропан и некоторые другие вещества.
Преимущество пузырьковой камеры
перед камерой Вильсона обусловлено большей плотностью рабочего вещества. Пробеги
частиц вследствие этого оказываются достаточно короткими , и частицы даже больших
энергий застревают в камере . Это позволяет наблюдать серию последовательных превращений
частицы и вызываемые ею реакции.
4) Метод толстослойных фотоэмульсий
Для регистрации частиц
наряду с камерами Вильсона и пузырьковыми камерами применяются толстослойные
фотоэмульсии. Ионизирующие действие быстрых заряженных частиц на эмульсию
фотопластинки. Фотоэмульсия содержит большое количество микроскопических
кристалликов бромида серебра.
Быстрая заряженная
частица, пронизывая кристаллик, отрывает электроны от отдельных атомов брома.
Цепочка таких кристалликов образует скрытое изображение. При появлении в этих
кристалликах восстанавливается металлическое серебро и цепочка зёрен серебра
образует трек частицы.
По длине и толщине трека
можно оценить энергию и массу частицы. Из-за большой плотности фотоэмульсии
треки получаются очень короткими, но при фотографировании их можно увеличить.
Преимущество фотоэмульсии состоит в том, что время экспозиции может быть
сколько угодно большим. Это позволяет регистрировать редкие явления. Важно и
то, что благодаря большой тормозящей способности фотоэмульсии увеличивается число
наблюдаемых интересных реакций между частицами и ядрами.
Другие работы по теме:
Ионная терапия
Виды ионизирующих излучений, механизмы взаимодействия заряженных частиц, нейтронов, фотонов с веществом, перенос излучения, кинетические уравнения, методы исследования характеристик излучений, радиационные химические и биологические эффекты, излучения в диагностике и терапии, планирование радиационной терапии, защита и дозиметрия
Теоритические понятие центра тяжести тела
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ПОНЯТИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ТЕЛА. ассмотрим сложение параллельных сил. Представим, что к трём точкам А1, А2 и А3 твердого тела приложены параллельные силы
Электромагнитное взаимодействие
Электромагнитное взаимодействие Мир состоит из взаимодействующих частиц. Всё, что мы видим, построено из элементарных частиц, есть такие кирпичики мироздания. На макроскопическом уровне много взаимодействий, на самом деле, в основании всего лежит четыре типа фундаментальных взаимодействий.
Изучение счетчика Гейгера-Мюллера
Характеристика газоразрядных детекторов ядерных излучений (ионизационных камер, пропорциональных счетчиков, счетчиков Гейгера-Мюллера). Физика процессов, происходящих в счетчиках при регистрации ядерных частиц. Анализ работы счетчика Гейгера-Мюллера.
Ионизирующее излучение
Экспозиционная доза - это количественная характеристика гамма- и рентгеновского излучения, связанная со способностью излучения ионизировать воздух. (Кл/кг).
Фазы потенциала действия. Радиоактивные излучения
Потенциал действия и его фазы. Роль ионов Na K в генерации потенциала действия в нервных и мышечных волокнах: роль ионов Ca и Cl. Восстановление от радиационного поражения. Основные методы регистрации радиоактивных излучений и частиц. Их характеристика.
О тождественности уровней
Обобщение теории относительности возможно на основе предположения об общей физической природе материи и энергии; исключительность скорости света при этом преодолевается, парадоксальным образом сохраняясь. Для взгляда наблюдателя электромагнитное излучение отличается от элементарных частиц "точкой зрения" наблюдателя, его "местом" в мире.
За пределами Стандартной модели
В настоящее время физика элементарных частиц находится на несколько необычном этапе своего развития. С одной стороны, практически все имеющиеся экспериментальные данные хорошо описываются одной теорией - Стандартной моделью элементарных частиц.
Фермионы
Интерференция тождественных частиц. Фермионы.
Полевые модели элементарных частиц
Теория показывает, что, если учитывать квантовый характер возмущений поля, то можно построить и рассчитать не только дискретные поперечные электромагнитные волны (возмущения) - фотоны, но и остальные элементарные частицы.
Эти совсем не элементарные частицы
Квантовая хромодинамика (КХД), являющаяся собой попытку развить внутреннюю структуру элементарных частиц посредством математического формализма унитарной симметрии SU(3) теории групп, возникла на выводах теории относительности.
Физика элементарных частиц
Можно предложить другую модель строения атома и элементарных частиц, которая имеет значительно меньше недостатков и условностей, кроме того, она не использует элементы, которые экспериментально не подтверждены.
Преобразование графиков функции
Text Text Построение графиков сложных функций с помощью последовательных преобразований графиков элементарных функций (на примерах) Построение графиков сложных функций с помощью последовательных преобразований графиков элементарных функций (на примерах) Graphics
Корпускулярно-волновой дуализм в современной физике
Представления А. Эйнштейна о квантах света, послужившие в 1913 г. отправным пунктом теории Н. Бора, через 10 лет снова оказали плодотворное воздействие на развитие атомной физики. Они привели к идее о «волнах материи».
Античастицы
Для всякой известной элементарной частицы имеется вероятность найти античастицу — то есть частицу с той же массой, но противоположными другими физическими характеристиками.
Теория "большого взрыва"
Сценарий Большого взрыва. Большие проблемы Большого взрыва. Проблематичная сингулярность. Попытки решения проблемы сингулярности. Откуда появилась Вселенная? Инфляционная Вселенная. Как быть с Галактиками? Квантовая физика и реальность.
Элементарные частицы. Ускорители
Исторически термин элементарные частицы был введен для тех частиц, которые считались неделимыми и бесструктурными, и из которых построена вся материя.
Модель горячей Вселенной
Американский физик Георгий Антонович Гамов в 1946 году заложил основы одной из фундаментальных концепций современной космологии - модели "горячей Вселенной".
Элементарные частицы
Элементарные частицы, в точном значении этого термина, - это первичные, далее неразложимые частицы, из которых, по предположению, состоит вся материя.
Полани, Джон Чарлз
Джон Чарлз Полани (род. 23 января 1929 года, Берлин, Германия) — канадский химик венгерского происхождения, сын известного британского химика и философа Майкла Полани, лауреат Нобелевской премии по химии 1986 года «за внесенный вклад в развитие исследований динамики элементарных химических процессов», которую он разделил с Ли Яном и Дадли Хершбахом.
Хершбах, Дадли Роберт
Дадли Роберт Xершбах (англ. Dudley Rоbert Herschbach; род. 18 июня 1932 года, Сан-Хосе, США) — американский химик, лауреат Нобелевской премии по химии 1986 года «за внесенный вклад в развитие исследований динамики элементарных химических процессов», которую он разделил с Ли Яном и Джоном Полани.
Процесс эволюции Вселенной
Исследованием Вселенной стал заниматься еще самый древний Человек. Небо было доступно для его обозрения – оно было для него интересным. Недаром астрономия – самая древняя из наук о природе – и, по сути, почти самая древняя наука вообще.
Кровеносная система Строение и состав крови
Text Graphics Пиноцитоз – поглощение клеткой капелек жидкости. Пиноцитоз – поглощение клеткой капелек жидкости. Фагоцитоз – поглощение клеткой твердых частиц ( возможно и роли частиц выступление бактерий и вирусов) Graphics
Виды взаимодействия
Существует 4 не сводящихся друг к другу вида взаимодействий. Это гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. В физике причиной изменения движения тел является сила. Исследуя окружающий нас мир, мы можем заметить множество разнообразных сил: сила тяжести, сила сжатия пружины, сила, возникающая при столкновении тел, сила трения и другие.
Современная научная картина мира 2
СОВРЕМЕННАЯ НАУЧНАЯ КАРТИНА МИРА. Познание мира человеком есть диалектически сложный и противоречивый процесс, творческий по своему характеру. До 1873 г. господствовала механическая картина мира, которая сменилась релятивистской картиной мира. Первым шагом на пути построения новой научной физической картины мира явилась гипотеза М.Планка: атомы излучают свет дискретными порциями, квантами.
Основной закон Мироздания
Я считаю, что наступило время подвести промежуточные итоги и дать однозначное определение всему выше изложенному. Все, что вы прочитали на моем сайте, это не отдельные статьи, а изложение совершенно новой концепции устройства