Apa metode mempelajari partikel bermuatan. Metode eksperimental untuk mempelajari partikel

Perangkat untuk mendaftarkan partikel bermuatan disebut detektor. Ada dua jenis utama detektor:

1) diskrit(menghitung dan menentukan energi partikel): Penghitung Geiger, ruang ionisasi, dll.;

2) melacak(memungkinkan untuk mengamati dan memotret jejak (trek) partikel dalam volume kerja detektor): Ruang Wilson, ruang gelembung, emulsi fotografi lapisan tebal, dll.

1. Penghitung Geiger pelepasan gas. Untuk mendaftarkan elektron dan \(~\gamma\)-kuanta (foton) energi tinggi, digunakan pencacah Geiger-Muller. Ini terdiri dari tabung kaca (Gbr. 22.4), ke dinding bagian dalam yang berdekatan dengan katoda K - silinder logam tipis; anoda A adalah kawat logam tipis yang direntangkan sepanjang sumbu penghitung. Tabung diisi dengan gas, biasanya argon. Penghitung termasuk dalam rangkaian register. Potensi negatif diterapkan pada tubuh, potensi positif diterapkan pada utas. Sebuah resistor R dihubungkan secara seri dengan penghitung, dari mana sinyal diumpankan ke perangkat perekam.

Pengoperasian penghitung didasarkan pada ionisasi tumbukan. Biarkan partikel memasuki penghitung yang telah menciptakan setidaknya satu pasangan dalam perjalanannya: "ion + elektron". Elektron, bergerak menuju anoda (filamen), jatuh ke medan dengan intensitas yang meningkat (tegangan antara A dan K ~ 1600 V), kecepatannya meningkat dengan cepat, dan dalam perjalanan mereka menciptakan longsoran ion (terjadi dampak ionisasi). Begitu berada di utas, elektron mengurangi potensinya, akibatnya arus akan mengalir melalui resistor R. Pulsa tegangan muncul di ujungnya, yang memasuki perangkat registrasi.

Penurunan tegangan terjadi pada resistor, potensial anoda berkurang, dan kekuatan medan di dalam penghitung berkurang, akibatnya energi kinetik elektron berkurang. Pembuangan berhenti. Dengan demikian, resistor memainkan peran resistensi, secara otomatis memadamkan pelepasan longsoran. Ion positif mengalir ke katoda dalam \(~t \kira-kira 10^(-4)\) s setelah dimulainya pelepasan.

Penghitung Geiger memungkinkan Anda untuk mendaftarkan 10 4 partikel per detik. Ini digunakan terutama untuk registrasi elektron dan \(~\gamma\)-quanta. Namun, \(~\gamma\)-quanta tidak langsung terdaftar karena kemampuan pengionnya yang rendah. Untuk mendeteksinya, dinding bagian dalam tabung ditutupi dengan bahan dari mana \(~\gamma\)-kuanta melumpuhkan elektron. Saat mendaftarkan elektron, efisiensi pencacah adalah 100%, dan saat mendaftarkan \(~\gamma\)-quanta, hanya sekitar 1%.

Registrasi partikel \(~\alpha\)-berat sulit, karena sulit untuk membuat "jendela" yang cukup tipis transparan untuk partikel-partikel ini di penghitung.

2. kamar Wilson.

Ruang menggunakan kemampuan partikel berenergi tinggi untuk mengionisasi atom gas. Ruang awan (Gbr. 22.5) adalah bejana silindris dengan piston 1. Bagian atas silinder terbuat dari bahan transparan, sejumlah kecil air atau alkohol dimasukkan ke dalam bilik, di mana bejana ditutupi dengan lapisan dari bawah basah beludru atau kain 2. Campuran terbentuk di dalam ruangan kaya uap dan udara. Dengan penurunan piston yang cepat 1 campuran memuai secara adiabatik, yang disertai dengan penurunan suhu. Dengan mendinginkan uap menjadi jenuh.

Jika udara bebas dari partikel debu, maka kondensasi uap menjadi cairan sulit dilakukan karena tidak adanya pusat kondensasi. Namun pusat kondensasi ion juga dapat berfungsi. Oleh karena itu, jika partikel bermuatan terbang melalui ruang (mereka membiarkannya masuk melalui jendela 3), molekul pengion dalam perjalanannya, maka kondensasi uap terjadi pada rantai ion dan lintasan partikel di dalam ruang menjadi terlihat karena partikel kecil yang mengendap. tetesan cairan. Rantai tetesan cairan yang terbentuk membentuk lintasan partikel. Pergerakan termal molekul dengan cepat mengolesi jejak partikel, dan lintasan partikel hanya terlihat jelas selama sekitar 0,1 detik, yang, bagaimanapun, cukup untuk memotret.

Kemunculan trek dalam sebuah foto sering kali memungkinkan seseorang untuk menilai alam partikel dan ukuran dia energi. Jadi, partikel \(~\alpha\)-meninggalkan jejak padat yang relatif tebal, proton - lebih tipis, dan elektron - putus-putus (Gbr. 22.6). Pemisahan trek yang muncul - "garpu" menunjukkan reaksi yang sedang berlangsung.

Untuk mempersiapkan ruang untuk beraksi dan membersihkannya dari ion yang tersisa, medan listrik dibuat di dalamnya, yang menarik ion ke elektroda, di mana mereka dinetralkan.

Fisikawan Soviet P. L. Kapitsa dan D. V. Skobeltsyn mengusulkan untuk menempatkan kamera di medan magnet, di bawah pengaruh lintasan partikel yang dibengkokkan ke satu arah atau lainnya, tergantung pada tanda muatannya. Jari-jari kelengkungan lintasan dan intensitas lintasan menentukan energi dan massa partikel (muatan spesifik).

3. ruang gelembung. Ruang gelembung saat ini digunakan dalam penelitian ilmiah. Volume kerja di ruang gelembung diisi dengan cairan di bawah tekanan tinggi, yang mencegahnya mendidih, terlepas dari kenyataan bahwa suhu cairan lebih tinggi dari titik didih pada tekanan atmosfer. Dengan penurunan tekanan yang tajam, cairan menjadi terlalu panas dan dalam keadaan tidak stabil untuk waktu yang singkat. Jika partikel bermuatan terbang melalui cairan seperti itu, maka cairan akan mendidih di sepanjang lintasannya, karena ion yang terbentuk dalam cairan berfungsi sebagai pusat penguapan. Dalam hal ini, lintasan partikel ditandai oleh rantai gelembung uap, yaitu. dibuat terlihat. Hidrogen cair dan propana C 3 H 3 terutama digunakan sebagai cairan. Durasi siklus kerja adalah sekitar 0,1 detik.

Keuntungan ruang gelembung di depan ruang awan disebabkan oleh kepadatan yang lebih besar dari zat yang bekerja, akibatnya partikel kehilangan lebih banyak energi daripada dalam gas. Jalur partikel menjadi lebih pendek, dan partikel dengan energi lebih tinggi terjebak di dalam ruangan. Hal ini memungkinkan untuk menentukan dengan lebih akurat arah gerak partikel dan energinya, dan untuk mengamati serangkaian transformasi partikel yang berurutan dan reaksi yang ditimbulkannya.

4. Metode emulsi fotografi lapisan tebal dikembangkan oleh L. V. Mysovsky dan A. P. Zhdanov.

Ini didasarkan pada penggunaan menghitamnya lapisan fotografi di bawah aksi partikel bermuatan cepat yang melewati emulsi fotografi. Partikel tersebut menyebabkan disintegrasi molekul perak bromida menjadi ion Ag + dan Br - dan menghitamnya emulsi fotografi sepanjang lintasan gerak, membentuk gambar laten. Saat berkembang dalam kristal ini, perak metalik berkurang dan lintasan partikel terbentuk. Energi dan massa partikel ditentukan oleh panjang dan ketebalan lintasan.

Untuk mempelajari jejak partikel yang memiliki energi sangat tinggi dan memberikan jejak panjang, sejumlah besar pelat ditumpuk.

Keuntungan signifikan dari metode emulsi fotografi, selain kemudahan penggunaan, adalah memberikan jejak yang tidak menghilang partikel, yang kemudian dapat diperiksa dengan cermat. Hal ini menyebabkan penerapan metode ini secara luas dalam studi partikel elementer baru. Dengan penambahan senyawa boron atau litium ke dalam emulsi, metode ini dapat digunakan untuk mempelajari jejak neutron, yang sebagai hasil reaksi dengan inti boron dan litium, menghasilkan \(~\alpha\)-partikel yang menyebabkan penghitaman pada emulsi. lapisan emulsi inti. Berdasarkan jejak partikel \(~\alpha\)-, ditarik kesimpulan tentang kecepatan dan energi neutron yang menyebabkan munculnya partikel \(~\alpha\)-.

literatur

Aksenovich L. A. Fisika di sekolah menengah: Teori. Tugas. Tes: Prok. tunjangan bagi lembaga penyelenggara umum. lingkungan, pendidikan / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K.S. Farino. - Mn.: Adukatsy i vykhavanne, 2004. - S. 618-621.

Partikel dasar dapat diamati karena jejak yang mereka tinggalkan ketika melewati materi. Sifat jejak memungkinkan untuk menilai tanda muatan partikel, energinya, momentum, dll. Partikel bermuatan menyebabkan ionisasi molekul dalam perjalanannya. Partikel netral tidak meninggalkan jejak, tetapi mereka dapat menampakkan diri pada saat peluruhan menjadi partikel bermuatan atau pada saat tumbukan dengan nukleus apa pun. Oleh karena itu, akhirnya partikel netral juga terdeteksi oleh ionisasi yang disebabkan oleh partikel bermuatan yang dihasilkannya.

Instrumen yang digunakan untuk mendaftarkan partikel pengion dibagi menjadi dua kelompok. Kelompok pertama mencakup perangkat yang mencatat fakta perjalanan partikel dan, di samping itu, memungkinkan dalam beberapa kasus untuk menilai energinya. Kelompok kedua dibentuk oleh apa yang disebut perangkat pelacak, yaitu perangkat yang memungkinkan untuk mengamati jejak (jejak) partikel dalam materi.

Alat perekam meliputi pencacah kilau, pencacah Cherenkov, ruang ionisasi, pencacah pelepasan gas, dan pencacah semikonduktor.

1. Penghitung kilau. Partikel bermuatan yang terbang melalui suatu zat tidak hanya menyebabkan ionisasi, tetapi juga eksitasi atom. Kembali ke keadaan normalnya, atom memancarkan cahaya tampak. Zat di mana partikel bermuatan menyebabkan kilatan cahaya yang nyata (sintilasi) disebut fosfor. Fosfor yang paling umum digunakan adalah (seng sulfida diaktifkan dengan perak) dan (natrium iodida diaktifkan dengan talium).

Penghitung kilau terdiri dari fosfor, dari mana cahaya diumpankan melalui panduan cahaya khusus ke photomultiplier. Pulsa yang dihasilkan pada keluaran photomultiplier dihitung. Amplitudo pulsa, yang sebanding dengan intensitas flash, juga ditentukan. Ini memberikan informasi tambahan tentang partikel yang terdaftar. Untuk penghitung jenis ini, efisiensi pendeteksian partikel bermuatan adalah 100%.

2. Penghitung Cherenkov. Prinsip pengoperasian penghitung ini dipertimbangkan dalam paragraf 3.3.3. (hal. 84). Tujuan pencacah adalah untuk mengukur energi partikel yang bergerak dalam materi dengan kecepatan melebihi kecepatan fase cahaya dalam media tertentu. Selain itu, penghitung memungkinkan untuk memisahkan partikel berdasarkan massa. Mengetahui sudut pancaran radiasi, dimungkinkan untuk menentukan kecepatan partikel, yang, dengan massa yang diketahui, setara dengan menentukan energinya. Jika massa partikel tidak diketahui, maka dapat ditentukan dari pengukuran independen energi partikel.

Penghitung Cherenkov dipasang di pesawat ruang angkasa untuk mempelajari radiasi kosmik.

3. Ruang ionisasi adalah kapasitor listrik diisi dengan gas, ke elektroda yang tegangan konstan diterapkan. Partikel terdaftar, masuk ke ruang antara elektroda, mengionisasi gas. Tegangan pada pelat kapasitor dipilih sehingga semua ion yang terbentuk, di satu sisi, mencapai elektroda tanpa memiliki waktu untuk bergabung kembali, dan di sisi lain, tidak mempercepat terlalu banyak untuk menghasilkan ionisasi sekunder. Akibatnya, ion yang muncul langsung di bawah aksi partikel bermuatan dikumpulkan di pelat: arus ionisasi total diukur atau lintasan partikel tunggal dicatat. Dalam kasus terakhir, kamera bekerja seperti penghitung.

4. Penghitung pelepasan gas biasanya dilakukan dalam bentuk silinder logam berisi gas dengan kawat tipis yang direntangkan sepanjang porosnya. Silinder berfungsi sebagai katoda, kawat sebagai anoda. Berbeda dengan ruang ionisasi, ionisasi sekunder memainkan peran utama dalam penghitung pelepasan gas. Ada dua jenis pencacah debit gas: pencacah proporsional dan pencacah Geiger-Muller. Yang pertama, pelepasan gas tidak mandiri, dan yang kedua, independen.

Dalam pencacah proporsional, pulsa keluaran sebanding dengan ionisasi primer, yaitu energi partikel yang telah terbang ke pencacah. Oleh karena itu, pencacah ini tidak hanya mencatat partikel, tetapi juga mengukur energinya.

Penghitung Geiger-Muller dalam desain dan prinsip operasi tidak berbeda secara signifikan dari penghitung proporsional, tetapi beroperasi di wilayah karakteristik tegangan arus yang sesuai dengan pelepasan sendiri, yaitu, di wilayah tegangan tinggi, ketika output pulsa tidak tergantung pada ionisasi primer. Penghitung ini mencatat partikel tanpa mengukur energinya. Untuk mendaftarkan pulsa individu, debit mandiri yang telah muncul harus dipadamkan. Untuk ini, resistansi semacam itu dihidupkan secara seri dengan filamen (anoda) sehingga arus pelepasan yang muncul di penghitung menyebabkan penurunan tegangan melintasi resistansi yang cukup untuk menghentikan pelepasan.

5. penghitung semikonduktor. Elemen utama penghitung ini adalah dioda semikonduktor, yang memiliki ketebalan area kerja yang sangat kecil (persepuluh milimeter). Akibatnya, penghitung tidak dapat mencatat partikel berenergi tinggi. Tetapi sangat andal dan dapat beroperasi di medan magnet, karena untuk semikonduktor efek magnetoresistif (ketergantungan resistansi pada kekuatan medan magnet) sangat kecil.

Ke nomor melacak perangkat termasuk ruang awan, ruang difusi, ruang gelembung dan emulsi nuklir.

1. ruang awan. Ini adalah nama perangkat yang dibuat oleh fisikawan Inggris Wilson pada tahun 1912. Jalur ion, yang diletakkan oleh partikel bermuatan terbang, menjadi terlihat di ruang awan, karena uap jenuh cairan mengembun pada ion. Chamber biasanya dibuat dalam bentuk silinder kaca dengan piston yang pas. Silinder diisi dengan gas netral jenuh dengan uap air atau alkohol. Dengan ekspansi gas yang tajam, uap menjadi jenuh, dan jejak kabut terbentuk pada lintasan partikel yang terbang melalui ruangan, yang difoto pada sudut yang berbeda. Dari tampilan lintasan, seseorang dapat menilai jenis partikel terbang, jumlah dan energinya. Dengan menempatkan kamera dalam medan magnet, adalah mungkin untuk menilai tanda muatannya dengan kelengkungan lintasan partikel.

Ruang awan untuk waktu yang lama adalah satu-satunya instrumen dari jenis trek. Namun, bukan tanpa kekurangan, yang utamanya adalah waktu kerja yang singkat, yaitu sekitar 1% dari waktu yang dihabiskan untuk mempersiapkan kamera untuk peluncuran berikutnya.

2. Difusi chamber adalah jenis ruang awan. Supersaturasi dicapai dengan difusi uap alkohol dari tutup yang dipanaskan ke dasar yang didinginkan. Lapisan uap jenuh muncul di dekat bagian bawah, di mana partikel bermuatan terbang menciptakan jejak. Berbeda dengan ruang awan, ruang difusi beroperasi terus menerus.

3. Gelembung kamera. Perangkat ini juga merupakan modifikasi dari ruang awan. Media kerja adalah cairan super panas di bawah tekanan tinggi. Dengan pelepasan tekanan yang tajam, cairan dipindahkan ke keadaan panas berlebih yang tidak stabil. Partikel terbang menyebabkan cairan mendidih dengan tajam, dan lintasannya ternyata ditunjukkan oleh rantai gelembung uap. Lintasan, seperti di ruang awan, difoto.

Ruang gelembung bekerja dalam siklus. Dimensinya sama dengan ruang awan. Cairan jauh lebih padat daripada uap, yang memungkinkan untuk menggunakan ruang untuk mempelajari rantai panjang penciptaan dan peluruhan partikel berenergi tinggi.

4. Emulsi fotografi nuklir. Saat menggunakan metode pendaftaran ini, partikel bermuatan melewati emulsi, menyebabkan ionisasi atom. Setelah pengembangan emulsi, jejak partikel bermuatan ditemukan dalam bentuk rantai butiran perak. Emulsi merupakan medium yang lebih padat daripada uap dalam ruang awan atau cairan dalam ruang gelembung, sehingga panjang lintasan dalam emulsi lebih pendek. (Panjang lintasan dalam emulsi sesuai dengan panjang lintasan di ruang awan.) Metode emulsi fotografi digunakan untuk mempelajari partikel berenergi sangat tinggi yang ada dalam sinar kosmik atau diproduksi dalam akselerator.

Keuntungan dari penghitung dan detektor trek digabungkan dalam ruang percikan, yang menggabungkan kecepatan pendaftaran yang melekat pada penghitung dengan informasi yang lebih lengkap tentang partikel yang diperoleh di dalam ruang. Kita dapat mengatakan bahwa ruang percikan adalah satu set penghitung. Informasi di ruang percikan dikeluarkan segera, tanpa pemrosesan lebih lanjut. Pada saat yang sama, trek partikel dapat ditentukan dari aksi banyak penghitung.

Instrumen yang digunakan untuk mendeteksi radiasi nuklir disebut detektor radiasi nuklir. Yang paling banyak digunakan adalah detektor yang mendeteksi radiasi nuklir dengan ionisasi dan eksitasi atom materi. Penghitung pelepasan gas ditemukan oleh fisikawan Jerman G. Geiger, kemudian dikembangkan bersama dengan W. Müller. Oleh karena itu, pencacah pelepasan gas sering disebut pencacah Geiger-Muller. Tabung silinder berfungsi sebagai badan penghitung, seutas benang logam tipis direntangkan di sepanjang porosnya. Benang dan badan tabung dipisahkan oleh isolator. Volume kerja penghitung diisi dengan campuran gas, seperti argon dengan campuran uap metil alkohol, pada tekanan sekitar 0,1 atm.

Untuk mendaftarkan partikel pengion, tegangan konstan tinggi diterapkan antara kotak counter dan filamen, filamen adalah anoda. Partikel bermuatan cepat terbang melalui volume kerja penghitung

menghasilkan dalam perjalanannya ionisasi atom dari gas pengisi. Di bawah aksi medan listrik, elektron bebas bergerak menuju anoda, ion positif bergerak menuju katoda. Kuat medan listrik di dekat anoda lawan sangat tinggi sehingga elektron bebas, ketika mendekatinya dalam perjalanan antara dua tumbukan dengan atom netral, memperoleh energi yang cukup untuk ionisasinya. Pelepasan korona terjadi di penghitung, yang berhenti setelah beberapa saat.

Pulsa tegangan disuplai ke input alat perekam dari resistor yang dihubungkan secara seri dengan pencacah. Diagram skematik penyalaan penghitung pelepasan gas untuk mendaftarkan radiasi nuklir ditunjukkan pada Gambar 314. Menurut pembacaan perangkat penghitung elektronik, jumlah partikel bermuatan cepat yang didaftarkan oleh penghitung ditentukan.

penghitung kilau.

Perangkat perangkat paling sederhana yang dirancang untuk mendeteksi partikel alfa, spinthariskop, ditunjukkan pada Gambar 302. Bagian utama spinthariskop adalah layar 3, ditutupi dengan lapisan seng sulfida, dan pembesar fokus pendek 4. Radioaktif alfa sediaan ditempatkan di ujung batang 1 kira-kira di tengah layar. Ketika partikel alfa mengenai kristal seng sulfida, kilatan cahaya terjadi, yang dapat direkam jika dilihat melalui kaca pembesar.

Proses mengubah energi kinetik partikel bermuatan cepat menjadi energi kilatan cahaya disebut sintilasi. Kilauan adalah salah satu varietas dari fenomena pendaran. Dalam penghitung kilau modern, kilatan cahaya didaftarkan menggunakan fotosel, yang mengubah energi kilatan cahaya dalam kristal menjadi energi pulsa arus listrik. Pulsa arus pada keluaran fotosel diperkuat dan kemudian direkam.

kamar Wilson.

Salah satu instrumen yang paling luar biasa dari fisika nuklir eksperimental adalah ruang awan. Penampilan ruang awan sekolah demonstrasi ditunjukkan pada Gambar 315. Dalam silinder

bejana dengan tutup kaca datar berisi udara dengan uap alkohol jenuh. Volume kerja ruang terhubung ke bola karet melalui tabung. Di dalam ruangan, persiapan radioaktif dipasang pada batang tipis. Untuk menggerakkan kamera, buah pir pertama-tama diperas dengan lembut, lalu dilepaskan secara tiba-tiba. Dengan ekspansi adiabatik yang cepat, udara dan uap di dalam ruangan didinginkan, uap melewati keadaan jenuh. Jika pada saat ini partikel alfa terbang keluar dari preparasi, kolom ion terbentuk di sepanjang jalur pergerakannya dalam gas. Uap lewat jenuh mengembun menjadi tetesan cair, dan tetesan terbentuk terutama pada ion, yang berfungsi sebagai pusat kondensasi uap. Kolom tetesan yang terkondensasi pada ion di sepanjang lintasan partikel disebut lintasan partikel.

Untuk melakukan pengukuran yang akurat dari karakteristik fisik partikel yang terdeteksi, ruang awan ditempatkan dalam medan magnet konstan. Jejak partikel yang bergerak dalam medan magnet ternyata melengkung. Jari-jari kelengkungan lintasan tergantung pada kecepatan partikel, massa dan muatannya. Dengan induksi medan magnet yang diketahui, karakteristik partikel ini dapat ditentukan dari jari-jari kelengkungan lintasan partikel yang diukur.

Foto-foto pertama jejak partikel alfa dalam medan magnet diambil oleh fisikawan Soviet P. L. Kapitsa pada tahun 1923.

Metode menggunakan ruang awan dalam medan magnet konstan untuk mempelajari spektrum radiasi beta dan gamma dan mempelajari partikel dasar pertama kali dikembangkan oleh fisikawan Soviet Akademisi Dmitry Vladimirovich Skobeltsin.

ruang gelembung.

Prinsip pengoperasian ruang gelembung adalah sebagai berikut. Ruang berisi cairan pada suhu dekat dengan titik didih. Partikel bermuatan cepat menembus melalui jendela tipis di dinding ruang ke dalam volume kerjanya dan menghasilkan ionisasi dan eksitasi atom cair dalam perjalanannya. Pada saat partikel menembus volume kerja ruangan, tekanan di dalamnya berkurang tajam dan cairan menjadi terlalu panas. Ion yang muncul di sepanjang jalur partikel memiliki kelebihan energi kinetik. Energi ini menyebabkan peningkatan suhu cairan dalam volume mikroskopis di dekat setiap ion, pendidihannya dan pembentukan gelembung uap. Rantai gelembung uap yang muncul di sepanjang jalur partikel bermuatan cepat melalui cairan membentuk jejak partikel ini.

Dalam ruang gelembung, kerapatan cairan apa pun jauh lebih tinggi daripada kerapatan gas di ruang awan; oleh karena itu, dimungkinkan untuk mempelajari interaksi partikel bermuatan cepat dengan inti atom di dalamnya secara lebih efektif. Hidrogen cair, propana, xenon dan beberapa cairan lainnya digunakan untuk mengisi ruang gelembung.

metode emulsi fotografi.

Metode fotografi secara historis merupakan metode eksperimental pertama untuk mendeteksi radiasi nuklir, sejak fenomena radioaktivitas ditemukan oleh Becquerel menggunakan metode ini.

Kemampuan partikel bermuatan cepat untuk membuat gambar laten dalam emulsi fotografi banyak digunakan dalam fisika nuklir saat ini. Emulsi fotografi nuklir sangat berhasil digunakan dalam penelitian di bidang partikel elementer dan fisika sinar kosmik. Sebuah partikel bermuatan cepat bergerak dalam lapisan fotoemulsi menciptakan pusat gambar laten di sepanjang jalur gerak. Setelah pengembangan, muncul gambar jejak partikel primer dan semua partikel bermuatan yang muncul dalam emulsi sebagai hasil interaksi nuklir partikel primer.

pertanyaan.

1. Menurut Gambar 170, ceritakan tentang perangkat dan prinsip pengoperasian penghitung Geiger.

Penghitung Geiger terdiri dari tabung gelas yang diisi dengan gas yang dimurnikan (argon) dan disegel di kedua ujungnya, di dalamnya terdapat silinder logam (katoda) dan kawat yang direntangkan di dalam silinder (anoda). Katoda dan anoda dihubungkan melalui resistansi ke sumber tegangan tinggi (200-1000 V). Oleh karena itu, medan listrik yang kuat muncul antara anoda dan katoda. Ketika partikel pengion memasuki tabung, longsoran ion elektron terbentuk dan arus listrik muncul di sirkuit, yang dicatat oleh alat penghitung.

2. Partikel mana yang didaftarkan oleh pencacah Geiger?

Pencacah Geiger digunakan untuk mencatat elektron dan -kuanta.

3. Menurut Gambar 171, beri tahu kami tentang perangkat dan prinsip pengoperasian ruang cloud.

Ruang awan adalah silinder kaca rendah dengan penutup, piston di bagian bawah dan campuran alkohol dan air jenuh dengan uap. Ketika piston bergerak ke bawah, uap menjadi jenuh, mis. mampu kondensasi cepat. Ketika partikel apa pun masuk melalui jendela khusus, mereka menciptakan ion di dalam ruangan, yang menjadi inti kondensasi, dan di sepanjang lintasan partikel, jejak (trek) tetesan kental muncul yang dapat difoto. Jika Anda menempatkan kamera di medan magnet, maka lintasan partikel bermuatan akan melengkung.

4. Karakteristik partikel apa yang dapat ditentukan dengan menggunakan ruang awan yang ditempatkan dalam medan magnet?

Dengan arah tikungan, muatan partikel dinilai, dan dengan jari-jari kelengkungan, seseorang dapat mengetahui besarnya muatan, massa, dan energi partikel.

5. Apa keuntungan dari ruang gelembung dibandingkan ruang awan? Bagaimana perangkat ini berbeda?

Di ruang gelembung, alih-alih uap jenuh, cairan yang dipanaskan di atas titik didih digunakan, yang membuatnya lebih cepat.

Pada artikel ini, kami akan membantu mempersiapkan pelajaran fisika (kelas 9). penelitian partikel bukanlah topik biasa, tetapi perjalanan yang sangat menarik dan mengasyikkan ke dunia ilmu nuklir molekuler. Peradaban mampu mencapai tingkat kemajuan seperti itu baru-baru ini, dan para ilmuwan masih berdebat apakah umat manusia membutuhkan pengetahuan seperti itu? Lagi pula, jika orang dapat mengulangi proses ledakan atom yang menyebabkan munculnya Semesta, maka tidak hanya planet kita, tetapi seluruh Kosmos dapat dihancurkan.

Partikel apa yang sedang kita bicarakan dan mengapa mempelajarinya

Sebagian jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini diberikan oleh kursus fisika. Metode eksperimental penelitian partikel adalah cara untuk melihat apa yang tidak dapat diakses oleh manusia bahkan dengan menggunakan mikroskop yang paling kuat sekalipun. Tapi hal pertama yang pertama.

Partikel elementer adalah istilah kolektif, yang mengacu pada partikel yang tidak dapat lagi dipecah menjadi bagian yang lebih kecil. Secara total, lebih dari 350 partikel elementer telah ditemukan oleh fisikawan. Kita paling sering mendengar tentang proton, neuron, elektron, foton, quark. Inilah yang disebut partikel fundamental.

Karakteristik partikel elementer

Semua partikel terkecil memiliki sifat yang sama: mereka dapat saling bertransformasi di bawah pengaruh pengaruh mereka sendiri. Beberapa memiliki sifat elektromagnetik yang kuat, yang lain memiliki sifat gravitasi yang lemah. Tetapi semua partikel elementer dicirikan oleh parameter berikut:

Bobot.
Spin adalah momen intrinsik dari momentum.
Muatan listrik.
Seumur hidup.
Keseimbangan.
momen magnet.
muatan baryon.
muatan lepton.

Sebuah perjalanan singkat ke dalam teori struktur materi

Setiap zat terdiri dari atom, yang pada gilirannya memiliki inti dan elektron. Elektron, seperti planet-planet di tata surya, bergerak mengelilingi inti, masing-masing pada porosnya sendiri. Jarak antara mereka sangat besar, dalam skala atom. Nukleus terdiri dari proton dan neuron, hubungan di antara mereka begitu kuat sehingga tidak mungkin untuk memisahkan mereka dengan cara apa pun yang diketahui sains. Ini adalah inti dari metode eksperimental untuk mempelajari partikel (secara singkat).

Sulit bagi kita untuk membayangkan ini, tetapi komunikasi nuklir melampaui semua kekuatan yang dikenal di bumi jutaan kali. Kita tahu ledakan kimia, nuklir. Tapi apa yang menyatukan proton dan neuron adalah sesuatu yang lain. Mungkin inilah kunci untuk mengungkap misteri asal usul alam semesta. Itulah mengapa sangat penting untuk mempelajari metode eksperimental untuk mempelajari partikel.

Sejumlah eksperimen mengarahkan para ilmuwan pada gagasan bahwa neuron terdiri dari unit yang lebih kecil dan menyebutnya quark. Apa yang ada di dalamnya belum diketahui. Tetapi quark adalah unit yang tidak dapat dipisahkan. Artinya, tidak ada cara untuk memilih satu. Jika para ilmuwan menggunakan eksperimen partikel untuk mengekstrak satu quark, tidak peduli berapa banyak upaya yang mereka lakukan, setidaknya dua quark selalu dilepaskan. Ini sekali lagi menegaskan kekuatan potensial nuklir yang tidak dapat dihancurkan.