Quais são os métodos de estudo de partículas carregadas. Métodos experimentais para estudar partículas

Dispositivos para registrar partículas carregadas são chamados de detectores. Existem dois tipos principais de detectores:

1) discreto(contagem e determinação da energia das partículas): contador Geiger, câmara de ionização, etc.;

2) acompanhar(permitindo observar e fotografar vestígios (trilhas) de partículas no volume de trabalho do detector): câmara de Wilson, câmara de bolhas, emulsões fotográficas de camada espessa, etc.

1. Contador Geiger de descarga de gás. Para registrar elétrons e \(~\gamma\)-quanta (fótons) de alta energia, é utilizado um contador Geiger-Muller. Consiste em um tubo de vidro (Fig. 22.4), às paredes internas das quais o cátodo K é adjacente - um cilindro de metal fino; ânodo A é um fio de metal fino esticado ao longo do eixo do contador. O tubo é preenchido com um gás, geralmente argônio. O contador está incluído no circuito de registro. Um potencial negativo é aplicado ao corpo, um potencial positivo é aplicado ao fio. Um resistor R é conectado em série com o contador, do qual o sinal é alimentado ao dispositivo de gravação.

O funcionamento do contador é baseado na ionização por impacto. Deixe uma partícula entrar no contador que criou pelo menos um par em seu caminho: "íon + elétron". Os elétrons, movendo-se em direção ao ânodo (filamento), caem no campo com intensidade crescente (tensão entre A e K ~ 1600 V), sua velocidade aumenta rapidamente e, no caminho, criam uma avalanche de íons (ocorre a ionização por impacto). Uma vez no fio, os elétrons reduzem seu potencial, como resultado, uma corrente fluirá através do resistor R. Um pulso de tensão surge em suas extremidades, que entra no dispositivo de registro.

Uma queda de tensão ocorre através do resistor, o potencial do ânodo diminui e a intensidade do campo dentro do contador diminui, como resultado da diminuição da energia cinética dos elétrons. A descarga pára. Assim, o resistor desempenha o papel de resistência, extinguindo automaticamente a descarga da avalanche. Os íons positivos fluem para o cátodo dentro de \(~t \approx 10^(-4)\) s após o início da descarga.

O contador Geiger permite registrar 10 4 partículas por segundo. É usado principalmente para registro de elétrons e \(~\gamma\)-quanta. No entanto, \(~\gamma\)-quanta não é registrado diretamente devido à sua baixa capacidade de ionização. Para detectá-los, a parede interna do tubo é coberta com um material do qual \(~\gamma\)-quanta elimina elétrons. Ao registrar elétrons, a eficiência do contador é de 100% e, ao registrar \(~\gamma\)-quanta, é apenas cerca de 1%.

O registro de partículas \(~\alpha\) pesadas é difícil, pois é difícil tornar transparente uma "janela" suficientemente fina para essas partículas no contador.

2. Câmara Wilson.

A câmara usa a capacidade de partículas de alta energia para ionizar átomos de gás. A câmara de nuvens (Fig. 22.5) é um recipiente cilíndrico com pistão 1. A parte superior do cilindro é feita de material transparente, uma pequena quantidade de água ou álcool é introduzida na câmara, para a qual o recipiente é coberto com uma camada de baixo molhado veludo ou tecido 2. Uma mistura é formada dentro da câmara rico vapor e ar. Com a descida rápida do pistão 1 a mistura se expande adiabaticamente, o que é acompanhado por uma diminuição em sua temperatura. Ao arrefecer o vapor torna-se supersaturado.

Se o ar estiver livre de partículas de poeira, a condensação do vapor em um líquido será difícil devido à ausência de centros de condensação. No entanto centros de condensaçãoíons também podem servir. Portanto, se uma partícula carregada voa através da câmara (deixa entrar pela janela 3), ionizando moléculas em seu caminho, então ocorre a condensação de vapor na cadeia iônica e a trajetória da partícula dentro da câmara torna-se visível devido às pequenas gotículas sedimentadas de líquido. A cadeia de gotículas líquidas formadas forma uma trilha de partículas. O movimento térmico das moléculas rapidamente mancha o rastro das partículas e as trajetórias das partículas são claramente visíveis apenas por cerca de 0,1 s, o que, no entanto, é suficiente para fotografar.

A aparência de uma trilha em uma fotografia muitas vezes permite que se julgue natureza partículas e Tamanho sua energia. Assim, as partículas \(~\alfa\) deixam um traço sólido relativamente espesso, prótons - mais finos e elétrons - pontilhados (Fig. 22.6). A divisão emergente da faixa - "forks" indica uma reação contínua.

Para preparar a câmara para a ação e limpá-la dos íons restantes, é criado um campo elétrico dentro dela, que atrai os íons para os eletrodos, onde são neutralizados.

Os físicos soviéticos P. L. Kapitsa e D. V. Skobeltsyn propuseram colocar a câmera em um campo magnético, sob a influência de que as trajetórias das partículas são dobradas em uma direção ou outra, dependendo do sinal da carga. O raio de curvatura da trajetória e a intensidade dos rastros determinam a energia e a massa da partícula (carga específica).

3. câmara de bolhas. A câmara de bolhas é atualmente usada em pesquisas científicas. O volume de trabalho na câmara de bolhas é preenchido com líquido sob alta pressão, o que impede a ebulição, apesar de a temperatura do líquido ser superior ao ponto de ebulição à pressão atmosférica. Com uma queda acentuada na pressão, o líquido acaba superaquecido e fica em um estado instável por um curto período de tempo. Se uma partícula carregada voar através desse líquido, o líquido ferverá ao longo de sua trajetória, pois os íons formados no líquido servem como centros de vaporização. Neste caso, a trajetória da partícula é marcada por uma cadeia de bolhas de vapor, ou seja, é tornado visível. Hidrogênio líquido e propano C 3 H 3 são usados principalmente como líquidos. A duração do ciclo de trabalho é de cerca de 0,1 s.

Vantagem câmara de bolhas na frente da câmara de nuvens é devido à maior densidade da substância de trabalho, como resultado da qual a partícula perde mais energia do que em um gás. Os caminhos das partículas acabam sendo mais curtos e partículas de energias ainda mais altas ficam presas na câmara. Isso torna possível determinar com muito mais precisão a direção do movimento da partícula e sua energia, e observar uma série de transformações sucessivas da partícula e as reações que ela provoca.

4. Método de emulsões fotográficas de camada espessa desenvolvido por L. V. Mysovsky e A. P. Zhdanov.

Baseia-se no uso do escurecimento da camada fotográfica sob a ação de partículas de carga rápida que passam pela emulsão fotográfica. Tal partícula causa a desintegração das moléculas de brometo de prata em íons Ag + e Br - e escurecimento da emulsão fotográfica ao longo da trajetória do movimento, formando uma imagem latente. Ao se desenvolver nesses cristais, a prata metálica é reduzida e um rastro de partículas é formado. A energia e a massa da partícula são julgadas pelo comprimento e espessura da trilha.

Para estudar traços de partículas que têm energia muito alta e dão traços longos, um grande número de placas é empilhado.

Uma vantagem significativa do método de emulsão fotográfica, além da facilidade de uso, é que traço que não desaparece partículas, que podem então ser cuidadosamente examinadas. Isso levou à ampla aplicação deste método no estudo de novas partículas elementares. Com a adição de compostos de boro ou lítio à emulsão, este método pode ser usado para estudar traços de nêutrons, que, como resultado de reações com núcleos de boro e lítio, criam partículas \(~\alfa\) que causam escurecimento em a camada de emulsão nuclear. Com base nos traços de partículas \(~\alpha\) são tiradas conclusões sobre a velocidade e energias dos nêutrons que causaram o aparecimento de partículas \(~\alpha\).

Literatura

Aksenovich L. A. Física no ensino médio: teoria. Tarefas. Testes: Proc. subsídio para instituições que prestam serviços gerais. ambientes, educação / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K.S. Farino. - Mn.: Adukatsy i vykhavanne, 2004. - S. 618-621.

As partículas elementares podem ser observadas devido aos traços que deixam ao passar pela matéria. A natureza dos traços torna possível julgar o sinal da carga da partícula, sua energia, momento, etc. Partículas carregadas causam a ionização das moléculas em seu caminho. As partículas neutras não deixam vestígios, mas podem revelar-se no momento da decomposição em partículas carregadas ou no momento da colisão com qualquer núcleo. Portanto, eventualmente partículas neutras também são detectadas pela ionização causada pelas partículas carregadas geradas por elas.

Os instrumentos utilizados para registrar partículas ionizantes são divididos em dois grupos. O primeiro grupo inclui dispositivos que registram o fato da passagem de uma partícula e, além disso, possibilitam em alguns casos julgar sua energia. O segundo grupo é formado pelos chamados dispositivos de trilha, ou seja, dispositivos que possibilitam a observação de traços (trilhas) de partículas na matéria.

Os dispositivos de gravação incluem um contador de cintilação, um contador Cherenkov, uma câmara de ionização, um contador de descarga de gás e um contador de semicondutores.

1. Contador de cintilação. Uma partícula carregada voando através de uma substância causa não apenas ionização, mas também excitação de átomos. Voltando ao seu estado normal, os átomos emitem luz visível. As substâncias nas quais partículas carregadas causam um flash de luz perceptível (cintilação) são chamadas de fósforo. Os fósforos mais usados são (sulfeto de zinco ativado com prata) e (iodeto de sódio ativado com tálio).

O contador de cintilação consiste em fósforo, do qual a luz é alimentada através de um guia de luz especial para o fotomultiplicador. Os pulsos produzidos na saída do fotomultiplicador são contados. A amplitude dos pulsos, que é proporcional à intensidade do flash, também é determinada. Isso fornece informações adicionais sobre as partículas registradas. Para este tipo de contadores, a eficiência de detecção de partículas carregadas é de 100%.

2. contador Cherenkov. O princípio de funcionamento deste contador é considerado no parágrafo 3.3.3. (pág. 84). O objetivo dos contadores é medir a energia das partículas que se movem na matéria a uma velocidade que excede a velocidade de fase da luz em um determinado meio. Além disso, os contadores permitem separar as partículas por massa. Conhecendo o ângulo de emissão da radiação, é possível determinar a velocidade de uma partícula, que, com uma massa conhecida, equivale a determinar sua energia. Se a massa da partícula for desconhecida, ela pode ser determinada a partir de uma medição independente da energia da partícula.

Contadores Cherenkov são instalados em naves espaciais para estudar a radiação cósmica.

3. Câmara de ionizaçãoé um capacitor elétrico preenchido com gás, aos eletrodos dos quais é aplicada uma tensão constante. A partícula registrada, entrando no espaço entre os eletrodos, ioniza o gás. A tensão nas placas do capacitor é selecionada para que todos os íons formados, por um lado, alcancem os eletrodos sem ter tempo para se recombinar e, por outro lado, não acelerem tanto a ponto de produzir ionização secundária. Consequentemente, os íons que surgiram diretamente sob a ação de partículas carregadas são coletados nas placas: a corrente de ionização total é medida ou a passagem de partículas individuais é registrada. Neste último caso, a câmera funciona como um contador.

4. Contador de descarga de gás geralmente realizado na forma de um cilindro de metal cheio de gás com um fio fino esticado ao longo de seu eixo. O cilindro serve como cátodo, o fio como ânodo. Em contraste com a câmara de ionização, a ionização secundária desempenha o papel principal em um contador de descarga de gás. Existem dois tipos de contadores de descarga de gás: contadores proporcionais e contadores Geiger-Muller. No primeiro, a descarga de gás é não autossustentável e, no segundo, é independente.

Em contadores proporcionais, o pulso de saída é proporcional à ionização primária, ou seja, a energia da partícula que voou para o contador. Portanto, esses contadores não apenas registram a partícula, mas também medem sua energia.

O contador Geiger-Muller não difere significativamente de um contador proporcional em projeto e princípio de operação, mas opera na região da característica corrente-tensão correspondente a uma descarga auto-sustentada, ou seja, na região de altas tensões, quando o pulso de saída não depende da ionização primária. Este contador registra uma partícula sem medir sua energia. Para registrar pulsos individuais, a descarga auto-sustentada que surgiu deve ser extinta. Para isso, tal resistência é ligada em série com o filamento (ânodo) para que a corrente de descarga que surgiu no contador cause uma queda de tensão na resistência suficiente para interromper a descarga.

5. contador de semicondutores. O elemento principal deste contador é um diodo semicondutor, que tem uma espessura muito pequena da área de trabalho (décimos de milímetro). Como resultado, o contador não pode registrar partículas de alta energia. Mas é altamente confiável e pode operar em campos magnéticos, pois para semicondutores o efeito magnetoresistivo (dependência da resistência da força do campo magnético) é muito pequeno.

Para o número rastrear dispositivos incluem câmara de nuvem, câmara de difusão, câmara de bolhas e emulsões nucleares.

1. câmara de nuvens. Este é o nome do dispositivo criado pelo físico inglês Wilson em 1912. Um caminho de íons, colocado por uma partícula carregada voadora, torna-se visível em uma câmara de nuvens, porque vapores supersaturados de um líquido se condensam nos íons. A câmara é geralmente feita na forma de um cilindro de vidro com um pistão bem ajustado. O cilindro é preenchido com gás neutro saturado com vapor de água ou álcool. Com uma forte expansão do gás, o vapor fica supersaturado e rastros de neblina são formados nas trajetórias das partículas que voam pela câmara, que são fotografadas em diferentes ângulos. Pela aparência dos rastros, pode-se julgar o tipo de partículas voadoras, seu número e sua energia. Ao colocar a câmera em um campo magnético, é possível julgar o sinal de sua carga pela curvatura das trajetórias das partículas.

A câmara de nuvens foi por muito tempo o único instrumento do tipo pista. No entanto, não é sem inconvenientes, o principal deles é o curto tempo de trabalho, que é de aproximadamente 1% do tempo gasto na preparação da câmera para o próximo lançamento.

2. Difusão câmara é um tipo de câmara de nuvens. A supersaturação é alcançada pela difusão do vapor de álcool da tampa aquecida para o fundo resfriado. Uma camada de vapor supersaturado aparece perto do fundo, na qual partículas carregadas voadoras criam rastros. Ao contrário da câmara de nuvens, a câmara de difusão opera continuamente.

3. Bolha Câmera. Este dispositivo também é uma modificação da câmara de nuvens. O meio de trabalho é um líquido superaquecido sob alta pressão. Por uma liberação brusca de pressão, o líquido é transferido para um estado instável de superaquecimento. A partícula voadora causa uma forte ebulição do líquido, e a trajetória acaba sendo indicada por uma cadeia de bolhas de vapor. A trilha, como na câmara de nuvens, é fotografada.

A câmara de bolhas funciona em ciclos. Suas dimensões são as mesmas da câmara de nuvens. O líquido é muito mais denso que o vapor, o que permite usar a câmara para estudar longas cadeias de criações e decaimentos de partículas de alta energia.

4. Emulsões fotográficas nucleares. Ao utilizar este método de registro, uma partícula carregada passa pela emulsão, causando a ionização dos átomos. Após o desenvolvimento da emulsão, vestígios de partículas carregadas são encontrados na forma de uma cadeia de grãos de prata. A emulsão é um meio mais denso que o vapor em uma câmara de nuvens ou líquido em uma câmara de bolhas, de modo que o comprimento da trilha na emulsão é menor. (O comprimento do rastro na emulsão corresponde ao comprimento do rastro na câmara de nuvens.) O método de emulsão fotográfica é usado para estudar partículas de energia ultra-alta que estão em raios cósmicos ou são produzidas em aceleradores.

As vantagens dos contadores e detectores de trilha são combinadas em câmaras de faísca, que combinam a velocidade de registro inerente aos contadores com as informações mais completas sobre partículas obtidas nas câmaras. Podemos dizer que a câmara de faísca é um conjunto de contadores. As informações nas câmaras de faísca são emitidas imediatamente, sem processamento adicional. Ao mesmo tempo, os rastros de partículas podem ser determinados pela ação de muitos contadores.

Os instrumentos usados para detectar a radiação nuclear são chamados de detectores de radiação nuclear. Os mais utilizados são os detectores que detectam a radiação nuclear por sua ionização e excitação dos átomos da matéria. O contador de descarga de gás foi inventado pelo físico alemão G. Geiger, depois aperfeiçoado em conjunto com W. Müller. Portanto, os contadores de descarga de gás são frequentemente chamados de contadores Geiger-Muller. O tubo cilíndrico serve como corpo do contador; um fino fio de metal é esticado ao longo de seu eixo. A rosca e o corpo do tubo são separados por um isolante. O volume de trabalho do contador é preenchido com uma mistura de gases, como argônio com uma mistura de vapor de álcool metílico, a uma pressão de cerca de 0,1 atm.

Para registrar partículas ionizantes, uma alta tensão constante é aplicada entre a caixa do contador e o filamento, o filamento é o ânodo. Partícula de carga rápida voando através do volume de trabalho do contador

produz em seu caminho a ionização dos átomos do gás de enchimento. Sob a ação de um campo elétrico, os elétrons livres se movem em direção ao ânodo, os íons positivos se movem em direção ao cátodo. A intensidade do campo elétrico próximo ao contra-ânodo é tão alta que os elétrons livres, ao se aproximarem dele no caminho entre duas colisões com átomos neutros, adquirem energia suficiente para sua ionização. Uma descarga corona ocorre no contador, que para após um curto período de tempo.

Um pulso de tensão é fornecido à entrada do dispositivo de gravação a partir de um resistor conectado em série com o contador. Um diagrama esquemático de ativação de um contador de descarga de gás para registro de radiação nuclear é mostrado na Figura 314. De acordo com as leituras de um dispositivo eletrônico de contagem, o número de partículas carregadas rápidas registradas pelo contador é determinado.

contadores de cintilação.

O dispositivo do dispositivo mais simples projetado para detectar partículas alfa, o espitariscópio, é mostrado na Figura 302. As partes principais do espitariscópio são a tela 3, coberta com uma camada de sulfeto de zinco, e uma lupa de foco curto 4. Um radioativo alfa a preparação é colocada na extremidade da haste 1 aproximadamente contra o meio da tela. Quando uma partícula alfa atinge os cristais de sulfeto de zinco, ocorre um flash de luz, que pode ser registrado quando visto através de uma lupa.

O processo de conversão da energia cinética de uma partícula carregada rapidamente na energia de um flash de luz é chamado de cintilação. A cintilação é uma das variedades do fenômeno da luminescência. Nos modernos contadores de cintilação, os flashes de luz são registrados por meio de fotocélulas, que convertem a energia de um flash de luz em um cristal na energia de um pulso de corrente elétrica. Os pulsos de corrente na saída da fotocélula são amplificados e então registrados.

Câmara Wilson.

Um dos instrumentos mais notáveis da física nuclear experimental é a câmara de nuvens. A aparência da câmara de nuvens da escola de demonstração é mostrada na Figura 315. Em um cilíndrico

um recipiente com tampa de vidro plana contém ar com vapores saturados de álcool. O volume de trabalho da câmara é conectado a um bulbo de borracha através de um tubo. Dentro da câmara, uma preparação radioativa é fixada em uma haste fina. Para acionar a câmera, a pêra é primeiro espremida suavemente e depois liberada abruptamente. Com a rápida expansão adiabática, o ar e os vapores na câmara são resfriados, o vapor passa para um estado de supersaturação. Se neste momento uma partícula alfa voa para fora da preparação, uma coluna de íons é formada ao longo do caminho de seu movimento no gás. O vapor supersaturado se condensa em gotículas líquidas e as gotículas são formadas principalmente em íons, que servem como centros de condensação de vapor. Uma coluna de gotículas condensadas em íons ao longo da trajetória de uma partícula é chamada de trilha de partículas.

Para realizar medições precisas das características físicas das partículas detectadas, a câmara de nuvem é colocada em um campo magnético constante. As trilhas de partículas que se movem em um campo magnético acabam sendo curvas. O raio de curvatura da pista depende da velocidade da partícula, sua massa e carga. Com uma indução de campo magnético conhecida, essas características das partículas podem ser determinadas a partir dos raios de curvatura medidos das trilhas das partículas.

As primeiras fotografias de trilhas de partículas alfa em um campo magnético foram tiradas pelo físico soviético P. L. Kapitsa em 1923.

O método de usar uma câmara de nuvens em um campo magnético constante para estudar os espectros de radiação beta e gama e estudar partículas elementares foi desenvolvido pela primeira vez pelo físico soviético Acadêmico Dmitry Vladimirovich Skobeltsin.

câmara de bolhas.

O princípio de funcionamento da câmara de bolhas é o seguinte. A câmara contém líquido a uma temperatura próxima ao ponto de ebulição. Partículas de carga rápida penetram através de uma janela fina na parede da câmara em seu volume de trabalho e produzem ionização e excitação de átomos líquidos em seu caminho. No momento em que as partículas penetram no volume de trabalho da câmara, a pressão dentro dela é drasticamente reduzida e o líquido passa para um estado de superaquecimento. Os íons que aparecem ao longo do caminho da partícula têm um excesso de energia cinética. Essa energia leva a um aumento da temperatura do líquido em um volume microscópico próximo a cada íon, sua ebulição e a formação de bolhas de vapor. Uma cadeia de bolhas de vapor que surgem ao longo do caminho de uma partícula de carga rápida através de um líquido forma um rastro dessa partícula.

Em uma câmara de bolhas, a densidade de qualquer líquido é muito maior do que a densidade de um gás em uma câmara de nuvens; portanto, é possível estudar mais efetivamente as interações de partículas de carga rápida com núcleos atômicos nela. Hidrogênio líquido, propano, xenônio e alguns outros líquidos são usados para encher as câmaras de bolhas.

método de emulsão fotográfica.

O método fotográfico é historicamente o primeiro método experimental de detecção de radiação nuclear, já que o fenômeno da radioatividade foi descoberto por Becquerel usando este método.

A capacidade de partículas carregadas rapidamente de criar uma imagem latente em uma emulsão fotográfica é amplamente utilizada na física nuclear atualmente. Emulsões fotográficas nucleares são especialmente usadas com sucesso em pesquisas no campo de partículas elementares e física de raios cósmicos. Uma partícula carregada rapidamente se movendo em uma camada de fotoemulsão cria centros de imagem latentes ao longo do caminho do movimento. Após o desenvolvimento, aparece uma imagem de traços da partícula primária e de todas as partículas carregadas que aparecem na emulsão como resultado de interações nucleares da partícula primária.

Perguntas.

1. De acordo com a Figura 170, fale sobre o dispositivo e o princípio de funcionamento do contador Geiger.

O contador Geiger consiste em um tubo de vidro preenchido com um gás rarefeito (argônio) e selado em ambas as extremidades, dentro do qual existe um cilindro metálico (cátodo) e um fio esticado dentro do cilindro (ânodo). O cátodo e o ânodo são ligados através de uma resistência a uma fonte de alta tensão (200-1000 V). Portanto, um forte campo elétrico surge entre o ânodo e o cátodo. Quando uma partícula ionizante entra no tubo, forma-se uma avalanche de elétrons-íons e uma corrente elétrica aparece no circuito, que é registrada por um dispositivo de contagem.

2. Quais partículas são registradas por um contador Geiger?

O contador Geiger é usado para registrar elétrons e ϒ-quanta.

3. De acordo com a Figura 171, conte-nos sobre o dispositivo e o princípio de funcionamento da câmara de nuvens.

A câmara de nuvens é um cilindro baixo de vidro com tampa, pistão na parte inferior e uma mistura de álcool e água saturada de vapor. Quando o pistão se move para baixo, os vapores ficam supersaturados, ou seja, capaz de condensação rápida. Quando qualquer partícula entra por uma janela especial, criam íons dentro da câmara, que se tornam núcleos de condensação, e ao longo da trajetória da partícula aparece um traço (trilha) de gotículas condensadas que podem ser fotografadas. Se você colocar a câmera em um campo magnético, as trajetórias das partículas carregadas serão curvas.

4. Que características das partículas podem ser determinadas usando uma câmara de nuvens colocada em um campo magnético?

Pela direção da curva, a carga da partícula é julgada e, pelo raio de curvatura, pode-se descobrir a magnitude da carga, massa e energia da partícula.

5. Qual é a vantagem de uma câmara de bolhas sobre uma câmara de nuvens? Como esses dispositivos são diferentes?

Na câmara de bolhas, em vez de vapor supersaturado, é utilizado um líquido superaquecido acima do ponto de ebulição, o que o torna mais rápido.

Neste artigo, ajudaremos a preparar uma aula de física (9ª série). a pesquisa de partículas não é um tópico comum, mas uma excursão muito interessante e emocionante ao mundo da ciência nuclear molecular. A civilização conseguiu atingir esse nível de progresso muito recentemente, e os cientistas ainda discutem se a humanidade precisa de tal conhecimento? Afinal, se as pessoas puderem repetir o processo de uma explosão atômica que levou ao surgimento do Universo, talvez não apenas nosso planeta, mas todo o Cosmos seja destruído.

De que partículas estamos falando e por que estudá-las

Respostas parciais a essas perguntas são dadas pelo curso de física. A pesquisa experimental de partículas é uma maneira de ver o que é inacessível aos humanos, mesmo com os microscópios mais poderosos. Mas as primeiras coisas primeiro.

Uma partícula elementar é um termo coletivo que se refere a partículas que não podem mais ser divididas em pedaços menores. No total, mais de 350 partículas elementares foram descobertas por físicos. Estamos mais acostumados a ouvir sobre prótons, neurônios, elétrons, fótons, quarks. Estas são as chamadas partículas fundamentais.

Características das partículas elementares

Todas as partículas menores têm a mesma propriedade: elas podem se transformar mutuamente sob a influência de sua própria influência. Alguns têm fortes propriedades eletromagnéticas, outros têm propriedades gravitacionais fracas. Mas todas as partículas elementares são caracterizadas pelos seguintes parâmetros:

Peso.
Spin é o momento intrínseco do momento.
Carga elétrica.
Vida.
Paridade.
momento magnético.
carga bariônica.
carga de lépton.

Uma breve excursão à teoria da estrutura da matéria

Qualquer substância consiste em átomos, que por sua vez têm um núcleo e elétrons. Os elétrons, como os planetas do sistema solar, se movem ao redor do núcleo, cada um em seu próprio eixo. A distância entre eles é muito grande, em escala atômica. O núcleo é composto por prótons e neurônios, a conexão entre eles é tão forte que é impossível separá-los de qualquer forma conhecida pela ciência. Esta é a essência dos métodos experimentais para estudar partículas (brevemente).

É difícil para nós imaginar isso, mas a comunicação nuclear supera todas as forças conhecidas na Terra em milhões de vezes. Conhecemos a explosão química, nuclear. Mas o que mantém os prótons e os neurônios juntos é outra coisa. Talvez esta seja a chave para desvendar o mistério da origem do universo. É por isso que é tão importante estudar métodos experimentais para estudar partículas.

Numerosos experimentos levaram os cientistas à ideia de que os neurônios são compostos de unidades ainda menores e os chamaram de quarks. O que está dentro deles ainda não é conhecido. Mas os quarks são unidades inseparáveis. Ou seja, não há como destacar um. Se os cientistas usam a experimentação de partículas para isolar um quark, não importa quantas tentativas eles façam, pelo menos dois quarks são sempre liberados. Isso mais uma vez confirma a força indestrutível do potencial nuclear.