Care sunt metodele de studiu a particulelor încărcate. Metode experimentale pentru studiul particulelor

Dispozitivele pentru înregistrarea particulelor încărcate se numesc detectoare. Există două tipuri principale de detectoare:

1) discret(numărarea și determinarea energiei particulelor): contor Geiger, cameră de ionizare etc.;

2) urmări(făcând posibilă observarea și fotografiarea urmelor (urmelor) de particule în volumul de lucru al detectorului): cameră Wilson, cameră cu bule, emulsii fotografice în strat gros etc.

1. Contor Geiger cu descărcare de gaz. Pentru a înregistra electronii și \(~\gamma\)-quanta (fotoni) de înaltă energie, se folosește un contor Geiger-Muller. Este alcătuit dintr-un tub de sticlă (Fig. 22.4), la pereții interiori ai cărui catodul K este adiacent - un cilindru subțire de metal; anodul A este un fir metalic subțire întins de-a lungul axei contorului. Tubul este umplut cu un gaz, de obicei argon. Contorul este inclus în circuitul de înregistrare. Un potențial negativ este aplicat corpului, un potențial pozitiv este aplicat firului. Un rezistor R este conectat în serie cu contorul, de la care semnalul este alimentat la dispozitivul de înregistrare.

Funcționarea contorului se bazează pe ionizare de impact. Lasă o particulă să intre în contor care a creat cel puțin o pereche pe drum: „ion + electron”. Electronii, deplasându-se spre anod (filament), cad în câmp cu intensitate crescândă (tensiune între A și K ~ 1600 V), viteza lor crește rapid, iar pe drumul lor creează o avalanșă de ioni (se produce ionizarea la impact). Odată pe fir, electronii își reduc potențialul, drept urmare un curent va curge prin rezistorul R. La capete apare un impuls de tensiune care intră în dispozitivul de înregistrare.

Are loc o scădere de tensiune pe rezistor, potențialul anodului scade și intensitatea câmpului din interiorul contorului scade, în urma căreia energia cinetică a electronilor scade. Descărcarea se oprește. Astfel, rezistorul joacă rolul de rezistență, stingând automat descărcarea de avalanșă. Ionii pozitivi curg în jos către catod în \(~t \aproximativ 10^(-4)\) s după începerea descărcării.

Contorul Geiger vă permite să înregistrați 104 particule pe secundă. Este folosit în principal pentru înregistrarea electronilor și a \(~\gamma\)-quanta. Cu toate acestea, \(~\gamma\)-quanta nu sunt înregistrate direct din cauza capacității lor scăzute de ionizare. Pentru a le detecta, peretele interior al tubului este acoperit cu un material din care \(~\gamma\)-quanta elimină electronii. La înregistrarea electronilor, eficiența contorului este de 100%, iar la înregistrarea \(~\gamma\)-quanta, este de numai aproximativ 1%.

Înregistrarea particulelor \(~\alfa\) grele este dificilă, deoarece este dificil să se facă transparentă o „fereastră” suficient de subțire pentru aceste particule în contor.

2. Camera Wilson.

Camera folosește capacitatea particulelor de înaltă energie de a ioniza atomii de gaz. Camera cu nori (Fig. 22.5) este un vas cilindric cu piston 1. Partea superioară a cilindrului este realizată din material transparent, în cameră se introduce o cantitate mică de apă sau alcool, pentru care vasul este acoperit cu un strat. de desubt umed catifea sau pânză 2. În interiorul camerei se formează un amestec bogat vapori și aer. Odată cu coborârea rapidă a pistonului 1 amestecul se extinde adiabatic, ceea ce este însoțit de o scădere a temperaturii sale. Prin răcire aburul devine suprasaturat.

Dacă aerul este lipsit de particule de praf, atunci condensarea vaporilor într-un lichid este dificilă din cauza absenței centrelor de condensare. in orice caz centre de condensare ionii pot servi de asemenea. Prin urmare, dacă o particulă încărcată zboară prin cameră (o lasă să intre prin fereastra 3), molecule ionizante pe drum, atunci are loc condensarea vaporilor pe lanțul de ioni și traiectoria particulei în interiorul camerei devine vizibilă datorită micii sedimente. picături de lichid. Lanțul de picături de lichid formate formează o urmă de particule. Mișcarea termică a moleculelor întinde rapid traseul particulelor, iar traiectoriile particulelor sunt clar vizibile doar pentru aproximativ 0,1 s, ceea ce, totuși, este suficient pentru fotografiere.

Apariția unei piese într-o fotografie permite adesea să judeci natură particule și mărimea a ei energie. Deci, particulele \(~\alpha\) lasă o urmă solidă relativ groasă, protoni - mai subțiri și electroni - punctați (Fig. 22.6). Împărțirea în curs de dezvoltare a pistei - „furci” indică o reacție continuă.

Pentru a pregăti camera pentru acțiune și pentru a o curăța de ionii rămași, în interiorul acesteia se creează un câmp electric, care atrage ionii către electrozi, unde sunt neutralizați.

Fizicienii sovietici P. L. Kapitsa și D. V. Skobeltsyn au propus plasarea camerei într-un câmp magnetic, sub influența căruia traiectoriile particulelor sunt îndoite într-o direcție sau alta, în funcție de semnul încărcăturii. Raza de curbură a traiectoriei și intensitatea pistelor determină energia și masa particulei (sarcină specifică).

3. camera cu bule. Camera cu bule este utilizată în prezent în cercetarea științifică. Volumul de lucru din camera cu bule este umplut cu lichid la presiune ridicată, ceea ce împiedică fierberea acestuia, în ciuda faptului că temperatura lichidului este mai mare decât punctul de fierbere la presiunea atmosferică. Cu o scădere bruscă a presiunii, lichidul se dovedește a fi supraîncălzit și este într-o stare instabilă pentru o perioadă scurtă de timp. Dacă o particulă încărcată zboară printr-un astfel de lichid, atunci lichidul va fierbe de-a lungul traiectoriei sale, deoarece ionii formați în lichid servesc ca centre de vaporizare. În acest caz, traiectoria particulei este marcată de un lanț de bule de vapori, adică. se face vizibil. Hidrogenul lichid și propanul C 3 H 3 sunt utilizate în principal ca lichide. Durata ciclului de lucru este de aproximativ 0,1 s.

Avantaj camera cu bule din fața camerei cu nori se datorează densității mai mari a substanței de lucru, ca urmare a căreia particula pierde mai multă energie decât într-un gaz. Căile particulelor se dovedesc a fi mai scurte, iar particulele cu energii și mai mari se blochează în cameră. Acest lucru face posibilă determinarea mult mai precisă a direcției de mișcare a particulei și a energiei acesteia și să se observe o serie de transformări succesive ale particulei și reacțiile pe care le provoacă.

4. Metoda emulsiilor fotografice în strat gros dezvoltat de L. V. Mysovsky și A. P. Zhdanov.

Se bazează pe utilizarea înnegririi stratului fotografic sub acțiunea particulelor încărcate rapid care trec prin emulsia fotografică. O astfel de particulă determină dezintegrarea moleculelor de bromură de argint în ioni Ag + și Br - și înnegrirea emulsiei fotografice de-a lungul traiectoriei de mișcare, formând o imagine latentă. Când se dezvoltă în aceste cristale, argintul metalic este redus și se formează o urmă de particule. Energia și masa particulei sunt judecate după lungimea și grosimea pistei.

Pentru a studia urmele de particule care au energie foarte mare și dau urme lungi, se stivuiesc un număr mare de plăci.

Un avantaj semnificativ al metodei de emulsie fotografică, pe lângă ușurința în utilizare, este că oferă urmă care nu dispare particule, care pot fi apoi examinate cu atenție. Acest lucru a condus la aplicarea pe scară largă a acestei metode în studiul noilor particule elementare. Prin adăugarea de bor sau compuși de litiu la emulsie, această metodă poate fi utilizată pentru a studia urmele de neutroni, care, ca urmare a reacțiilor cu nucleele de bor și litiu, creează particule \(~\alfa\) care provoacă înnegrirea în stratul de emulsie nucleară. Pe baza urmelor particulelor \(~\alpha\) se trag concluzii despre viteza și energiile neutronilor care au determinat apariția particulelor \(~\alpha\).

Literatură

Aksenovich L. A. Fizica în liceu: Teorie. Sarcini. Teste: Proc. indemnizație pentru instituțiile care oferă general. medii, educație / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsy i vykhavanne, 2004. - S. 618-621.

Particulele elementare pot fi observate datorită urmelor pe care le lasă la trecerea prin materie. Natura urmelor face posibilă aprecierea semnului încărcăturii particulei, a energiei, a impulsului, etc. Particulele încărcate provoacă ionizarea moleculelor pe drumul lor. Particulele neutre nu lasă urme, dar se pot dezvălui în momentul dezintegrarii în particule încărcate sau în momentul ciocnirii cu orice nucleu. Prin urmare, în cele din urmă, particulele neutre sunt detectate și de ionizarea cauzată de particulele încărcate generate de acestea.

Instrumentele utilizate pentru înregistrarea particulelor ionizante sunt împărțite în două grupe. Primul grup include dispozitive care înregistrează faptul trecerii unei particule și, în plus, fac posibilă, în unele cazuri, evaluarea energiei acesteia. Al doilea grup este format din așa-numitele dispozitive de urmărire, adică dispozitive care fac posibilă observarea urmelor (urmelor) de particule în materie.

Dispozitivele de înregistrare includ un contor de scintilație, un contor Cherenkov, o cameră de ionizare, un contor de descărcare de gaz și un contor de semiconductor.

1. Contor de scintilații. O particulă încărcată care zboară printr-o substanță provoacă nu numai ionizarea, ci și excitarea atomilor. Revenind la starea lor normală, atomii emit lumină vizibilă. Se numesc substanțe în care particulele încărcate provoacă un fulger de lumină vizibil (scintilare). fosfor. Cei mai des utilizați fosfori sunt (sulfura de zinc activată cu argint) și (iodura de sodiu activată cu taliu).

Contorul de scintilație este format din fosfor, din care lumina este alimentată printr-un ghid special de lumină către fotomultiplicator. Se numără impulsurile produse la ieșirea fotomultiplicatorului. Se determină și amplitudinea impulsurilor, care este proporțională cu intensitatea blițului. Aceasta oferă informații suplimentare despre particulele înregistrate. Pentru acest tip de contoare, eficiența de detecție a particulelor încărcate este de 100%.

2. Contor Cherenkov. Principiul de funcționare al acestui contor este considerat în paragraful 3.3.3. (pag. 84). Scopul contoarelor este de a măsura energia particulelor care se mișcă în materie cu o viteză care depășește viteza de fază a luminii într-un mediu dat. În plus, contoarele fac posibilă separarea particulelor după masă. Cunoscând unghiul de emisie al radiației, este posibil să se determine viteza unei particule, care, cu o masă cunoscută, este echivalentă cu determinarea energiei acesteia. Dacă masa particulei este necunoscută, atunci aceasta poate fi determinată dintr-o măsurătoare independentă a energiei particulei.

Contoarele Cherenkov sunt instalate pe nave spațiale pentru a studia radiația cosmică.

3. Camera de ionizare este un condensator electric umplut cu gaz, electrozilor căruia se aplică o tensiune constantă. Particula înregistrată, pătrunzând în spațiul dintre electrozi, ionizează gazul. Tensiunea de pe plăcile condensatorului este selectată astfel încât toți ionii formați, pe de o parte, să ajungă la electrozi fără să aibă timp să se recombine și, pe de altă parte, să nu accelereze atât de mult încât să producă ionizare secundară. În consecință, ionii care au apărut direct sub acțiunea particulelor încărcate sunt colectați pe plăci: se măsoară curentul total de ionizare sau se înregistrează trecerea particulelor individuale. În acest din urmă caz, camera funcționează ca un contor.

4. Contor de descărcare de gaze efectuată de obicei sub forma unui cilindru metalic umplut cu gaz cu un fir subțire întins de-a lungul axei sale. Cilindrul servește drept catod, firul ca anod. Spre deosebire de camera de ionizare, ionizarea secundară joacă rolul principal într-un contor de descărcare de gaz. Există două tipuri de contoare de descărcare de gaze: contoare proporționale și contoare Geiger-Muller. În primul, descărcarea de gaz este neauto-susținută, iar în a doua, este independentă.

În contoarele proporționale, impulsul de ieșire este proporțional cu ionizarea primară, adică cu energia particulei care a zburat în contor. Prin urmare, aceste contoare nu numai că înregistrează particula, ci și măsoară energia acesteia.

Contorul Geiger-Muller nu diferă semnificativ de un contor proporțional în proiectare și principiu de funcționare, dar funcționează în regiunea caracteristicii curent-tensiune corespunzătoare unei descărcări auto-susținute, adică în regiunea tensiunilor înalte, când impulsul de ieșire nu depinde de ionizarea primară. Acest contor înregistrează o particulă fără a-i măsura energia. Pentru a înregistra impulsurile individuale, descărcarea auto-susținută care a apărut trebuie să fie stinsă. Pentru aceasta, o astfel de rezistență este pornită în serie cu filamentul (anodul), astfel încât curentul de descărcare care a apărut în contor provoacă o cădere de tensiune pe rezistență suficientă pentru a întrerupe descărcarea.

5. contor semiconductor. Elementul principal al acestui contor este o diodă semiconductoare, care are o grosime foarte mică a zonei de lucru (zecimi de milimetru). Ca urmare, contorul nu poate înregistra particulele de mare energie. Dar este foarte fiabil și poate funcționa în câmpuri magnetice, deoarece pentru semiconductori efectul magnetorezistiv (dependența rezistenței de intensitatea câmpului magnetic) este foarte mic.

La număr dispozitive de urmărire includ camera de nor, camera de difuzie, camera cu bule și emulsiile nucleare.

1. camera cu nori. Acesta este numele dispozitivului creat de fizicianul englez Wilson în 1912. O cale de ioni, așezată de o particulă încărcată zburătoare, devine vizibilă într-o cameră cu nori, deoarece vaporii suprasaturați ai unui lichid se condensează pe ioni. Camera este de obicei realizată sub forma unui cilindru de sticlă cu un piston strâns. Cilindrul este umplut cu gaz neutru saturat cu vapori de apă sau alcool. Cu o expansiune bruscă a gazului, vaporii devin suprasaturați și se formează urme de ceață pe traiectoria particulelor care zboară prin cameră, care sunt fotografiate în unghiuri diferite. După aspectul urmelor, se poate judeca tipul de particule zburătoare, numărul și energia lor. Prin plasarea camerei într-un câmp magnetic, este posibil să se judece semnul încărcării lor după curbura traiectoriilor particulelor.

Camera cu nori a fost multă vreme singurul instrument de tip piste. Cu toate acestea, nu este lipsit de dezavantaje, principalul dintre acestea fiind timpul scurt de lucru, care reprezintă aproximativ 1% din timpul petrecut cu pregătirea camerei pentru următoarea lansare.

2. Difuzie camera este un tip de cameră cu nori. Suprasaturarea se realizează prin difuzia vaporilor de alcool de la capacul încălzit la fundul răcit. Un strat de vapori suprasaturați apare în partea de jos, în care particulele încărcate care zboară creează urme. Spre deosebire de camera de nor, camera de difuzie funcționează continuu.

3. Bubble aparat foto. Acest dispozitiv este, de asemenea, o modificare a camerei de nor. Mediul de lucru este un lichid supraîncălzit sub presiune ridicată. Prin eliberarea bruscă a presiunii, lichidul este transferat într-o stare instabilă de supraîncălzire. Particula zburătoare provoacă o fierbere bruscă a lichidului, iar traiectoria se dovedește a fi indicată de un lanț de bule de vapori. Pista, la fel ca în camera de nor, este fotografiată.

Camera cu bule funcționează în cicluri. Dimensiunile sale sunt aceleași cu cele ale camerei cu nori. Lichidul este mult mai dens decât vaporii, ceea ce face posibilă utilizarea camerei pentru a studia lanțuri lungi de creații și dezintegrari ale particulelor de înaltă energie.

4. Emulsii fotografice nucleare. Când se utilizează această metodă de înregistrare, o particulă încărcată trece prin emulsie, provocând ionizarea atomilor. După dezvoltarea emulsiei, se găsesc urme de particule încărcate sub forma unui lanț de boabe de argint. Emulsia este un mediu mai dens decât vaporii într-o cameră cu nori sau lichidul într-o cameră cu bule, astfel încât lungimea pistei în emulsie este mai scurtă. (Lungimea traseului într-o emulsie corespunde cu lungimea traseului într-o cameră cu nori.) Metoda emulsiei fotografice este utilizată pentru a studia particulele cu energie ultraînaltă găsite în razele cosmice sau produse în acceleratoare.

Avantajele contoarelor și detectoarelor de urme sunt combinate în camerele cu scânteie, care combină viteza de înregistrare inerentă contoarelor cu informațiile mai complete despre particulele obținute în camere. Putem spune că camera de scânteie este un set de contoare. Informațiile din camerele cu scânteie sunt emise imediat, fără prelucrare ulterioară. În același timp, urmele de particule pot fi determinate din acțiunea multor contoare.

Instrumentele utilizate pentru detectarea radiațiilor nucleare se numesc detectoare de radiații nucleare. Cele mai utilizate sunt detectoarele care detectează radiația nucleară prin ionizarea și excitarea atomilor de materie. Contorul de descărcare de gaz a fost inventat de fizicianul german G. Geiger, apoi îmbunătățit împreună cu W. Müller. Prin urmare, contoarele cu descărcare de gaze sunt adesea numite contoare Geiger-Muller. Tubul cilindric servește ca corp al blatului; un fir subțire de metal este întins de-a lungul axei sale. Filetul și corpul tubului sunt separate printr-un izolator. Volumul de lucru al contorului este umplut cu un amestec de gaze, cum ar fi argon, cu un amestec de vapori de alcool metilic, la o presiune de aproximativ 0,1 atm.

Pentru a înregistra particulele ionizante, se aplică o tensiune constantă ridicată între carcasă și filament, filamentul este anodul. Particule încărcate rapid care zboară prin volumul de lucru al contorului

produce pe parcurs ionizarea atomilor gazului de umplere. Sub acțiunea unui câmp electric, electronii liberi se deplasează spre anod, ionii pozitivi se deplasează spre catod. Intensitatea câmpului electric lângă contraanod este atât de mare încât electronii liberi, atunci când se apropie de el pe drumul dintre două ciocniri cu atomi neutri, dobândesc energie suficientă pentru ionizarea lor. În contor are loc o descărcare corona, care se oprește după o scurtă perioadă de timp.

Un impuls de tensiune este furnizat la intrarea dispozitivului de înregistrare de la un rezistor conectat în serie cu contorul. O diagramă schematică a pornirii unui contor de descărcare de gaz pentru înregistrarea radiației nucleare este prezentată în Figura 314. În funcție de citirile unui dispozitiv electronic de numărare, se determină numărul de particule încărcate rapid înregistrate de contor.

contoare de scintilație.

Dispozitivul celui mai simplu dispozitiv conceput pentru a detecta particulele alfa, spinthariscopul, este prezentat în Figura 302. Principalele părți ale spinthariscopului sunt ecranul 3, acoperit cu un strat de sulfură de zinc și o lupă cu focalizare scurtă 4. Un alfa radioactiv preparatul este plasat la capătul tijei 1 aproximativ pe mijlocul ecranului. Când o particulă alfa lovește cristalele de sulfură de zinc, are loc un fulger de lumină, care poate fi înregistrat atunci când este privit cu o lupă.

Procesul de conversie a energiei cinetice a unei particule încărcate rapid în energia unui fulger luminos se numește scintilație. Scintilația este una dintre varietățile fenomenului de luminescență. În contoarele de scintilație moderne, fulgerele luminoase sunt înregistrate folosind fotocelule, care convertesc energia unui fulger de lumină dintr-un cristal în energia unui impuls de curent electric. Impulsurile de curent la ieșirea fotocelulei sunt amplificate și apoi înregistrate.

Camera Wilson.

Unul dintre cele mai remarcabile instrumente ale fizicii nucleare experimentale este camera cu nori. Aspectul camerei de nori a școlii demonstrative este prezentat în Figura 315. Într-un cilindric

un vas cu capac plat de sticlă conține aer cu vapori saturati de alcool. Volumul de lucru al camerei este conectat la un bec de cauciuc printr-un tub. În interiorul camerei, un preparat radioactiv este fixat pe o tijă subțire. Pentru a acționa camera, pera este mai întâi strânsă ușor, apoi eliberată brusc. Cu o expansiune adiabatică rapidă, aerul și vaporii din cameră sunt răciți, vaporii trec într-o stare de suprasaturare. Dacă în acest moment o particulă alfa zboară din preparat, se formează o coloană de ioni pe parcursul mișcării sale în gaz. Vaporii suprasaturați se condensează în picături lichide, iar picăturile se formează în principal pe ioni, care servesc ca centre de condensare a vaporilor. O coloană de picături condensate pe ioni de-a lungul traiectoriei unei particule se numește urmă de particule.

Pentru a efectua măsurători precise ale caracteristicilor fizice ale particulelor detectate, camera cu nori este plasată într-un câmp magnetic constant. Urmele particulelor care se mișcă într-un câmp magnetic se dovedesc a fi curbate. Raza de curbură a pistei depinde de viteza particulei, masa și sarcina acesteia. Cu o inducție cunoscută a câmpului magnetic, aceste caracteristici ale particulelor pot fi determinate din razele de curbură măsurate ale pistelor particulelor.

Primele fotografii ale urmelor de particule alfa într-un câmp magnetic au fost făcute de fizicianul sovietic P. L. Kapitsa în 1923.

Metoda de utilizare a unei camere cu nori într-un câmp magnetic constant pentru a studia spectrele radiațiilor beta și gama și a studia particulele elementare a fost dezvoltată pentru prima dată de fizicianul sovietic academicianul Dmitri Vladimirovici Skobeltsin.

camera cu bule.

Principiul de funcționare al camerei cu bule este următorul. Camera conține lichid la o temperatură apropiată de punctul de fierbere. Particulele încărcate rapid pătrund printr-o fereastră subțire din peretele camerei în volumul său de lucru și produc ionizarea și excitarea atomilor de lichid pe drum. În momentul în care particulele pătrund în volumul de lucru al camerei, presiunea din interiorul acesteia este redusă brusc și lichidul trece într-o stare supraîncălzită. Ionii care apar de-a lungul traseului particulei au un exces de energie cinetică. Această energie duce la creșterea temperaturii lichidului într-un volum microscopic în apropierea fiecărui ion, fierberea acestuia și formarea de bule de vapori. Un lanț de bule de vapori care apar de-a lungul traseului unei particule încărcate rapid printr-un lichid formează o urmă a acestei particule.

Într-o cameră cu bule, densitatea oricărui lichid este mult mai mare decât densitatea unui gaz într-o cameră cu nori; prin urmare, este posibil să se studieze mai eficient interacțiunile particulelor încărcate rapid cu nucleele atomice din acesta. Hidrogenul lichid, propanul, xenonul și unele alte lichide sunt folosite pentru a umple camerele cu bule.

metoda emulsiei fotografice.

Metoda fotografică este din punct de vedere istoric prima metodă experimentală de detectare a radiațiilor nucleare, deoarece fenomenul de radioactivitate a fost descoperit de către Becquerel folosind această metodă.

Capacitatea particulelor încărcate rapid de a crea o imagine latentă într-o emulsie fotografică este utilizată pe scară largă în fizica nucleară în prezent. Emulsiile fotografice nucleare sunt utilizate cu succes în special în cercetarea în domeniul fizicii particulelor elementare și razelor cosmice. O particulă încărcată rapid care se mișcă într-un strat de fotoemulsie creează centre de imagine latente de-a lungul căii de mișcare. După dezvoltare, apare o imagine a urmelor particulei primare și a tuturor particulelor încărcate care apar în emulsie ca urmare a interacțiunilor nucleare ale particulei primare.

Întrebări.

1. Conform figurii 170, spuneți despre dispozitiv și despre principiul de funcționare al contorului Geiger.

Contorul Geiger constă dintr-un tub de sticlă umplut cu un gaz rarefiat (argon) și etanșat la ambele capete, în interiorul căruia se află un cilindru metalic (catod) și un fir întins în interiorul cilindrului (anod). Catodul și anodul sunt conectate printr-o rezistență la o sursă de înaltă tensiune (200-1000 V). Prin urmare, între anod și catod apare un câmp electric puternic. Când o particulă ionizantă intră în tub, se formează o avalanșă de ioni de electroni și în circuit apare un curent electric, care este înregistrat de un dispozitiv de numărare.

2. Ce particule sunt înregistrate de un contor Geiger?

Contorul Geiger este folosit pentru a înregistra electronii și ϒ-quanta.

3. Conform figurii 171, spuneți-ne despre dispozitiv și despre principiul de funcționare al camerei de nor.

Camera de nor este un cilindru de sticlă joasă, cu un capac, un piston în partea de jos și un amestec de alcool și apă saturat cu abur. Când pistonul se mișcă în jos, vaporii devin suprasaturați, adică. capabil de condensare rapidă. Când orice particulă intră printr-o fereastră specială, creează ioni în interiorul camerei, care devin nuclee de condensare, iar de-a lungul traiectoriei particulei, apare o urmă (urmă) de picături condensate care poate fi fotografiată. Dacă plasați camera într-un câmp magnetic, atunci traiectoriile particulelor încărcate vor fi curbate.

4. Ce caracteristici ale particulelor pot fi determinate folosind o cameră cu nori plasată într-un câmp magnetic?

După direcția îndoirii, se apreciază sarcina particulei, iar după raza de curbură se poate afla mărimea sarcinii, a masei și a energiei particulei.

5. Care este avantajul unei camere cu bule față de o cameră cu nor? Prin ce diferă aceste dispozitive?

În camera cu bule, în loc de abur suprasaturat, se folosește un lichid supraîncălzit peste punctul de fierbere, ceea ce îl face mai rapid.

În acest articol, vă vom ajuta să vă pregătiți pentru o lecție de fizică (clasa a 9-a). cercetarea particulelor nu este un subiect obișnuit, ci o excursie foarte interesantă și interesantă în lumea științei nucleare moleculare. Civilizația a reușit să atingă un astfel de nivel de progres destul de recent, iar oamenii de știință încă se cer dacă omenirea are nevoie de astfel de cunoștințe? La urma urmei, dacă oamenii pot repeta procesul unei explozii atomice care a dus la apariția Universului, atunci nu numai planeta noastră, ci întregul Cosmos poate fi distrus.

Despre ce particule vorbim și de ce să le studiem

Răspunsurile parțiale la aceste întrebări sunt date de cursul de fizică. Metodele experimentale de cercetare a particulelor sunt o modalitate de a vedea ceea ce este inaccesibil oamenilor chiar și folosind cele mai puternice microscoape. Dar mai întâi lucrurile.

O particulă elementară este un termen colectiv, care se referă la astfel de particule care nu mai pot fi împărțite în bucăți mai mici. În total, mai mult de 350 de particule elementare au fost descoperite de fizicieni. Suntem cel mai obișnuiți să auzim despre protoni, neuroni, electroni, fotoni, quarci. Acestea sunt așa-numitele particule fundamentale.

Caracteristicile particulelor elementare

Toate cele mai mici particule au aceeași proprietate: se pot transforma reciproc sub influența propriei influențe. Unele au proprietăți electromagnetice puternice, altele au proprietăți gravitaționale slabe. Dar toate particulele elementare sunt caracterizate de următorii parametri:

Greutate.
Spinul este momentul intrinsec al impulsului.
Incarcare electrica.
Durata de viață.
Paritate.
moment magnetic.
sarcină barionică.
sarcina de lepton.

O scurtă excursie în teoria structurii materiei

Orice substanță este formată din atomi, care au, la rândul lor, un nucleu și electroni. Electronii, ca și planetele din sistemul solar, se mișcă în jurul nucleului, fiecare pe propria axă. Distanța dintre ele este foarte mare, la scară atomică. Nucleul este format din protoni și neuroni, legătura dintre ei este atât de puternică încât este imposibil să le separăm în vreun fel cunoscut științei. Aceasta este esența metodelor experimentale pentru studierea particulelor (pe scurt).

Ne este greu să ne imaginăm acest lucru, dar comunicarea nucleară depășește de milioane de ori toate forțele cunoscute pe pământ. Știm explozie chimică, nucleară. Dar ceea ce ține împreună protonii și neuronii este altceva. Poate că aceasta este cheia dezvăluirii misterului originii universului. De aceea este atât de important să studiem metodele experimentale pentru studierea particulelor.

Numeroase experimente au condus oamenii de știință la ideea că neuronii sunt formați din unități și mai mici și i-au numit cuarci. Ce se află în interiorul lor nu se știe încă. Dar quarkurile sunt unități inseparabile. Adică, nu există nicio modalitate de a evidenția unul. Dacă oamenii de știință folosesc experimentele cu particule pentru a extrage un cuarc, indiferent de câte încercări ar face, cel puțin doi cuarci sunt întotdeauna eliberați. Acest lucru confirmă încă o dată puterea indestructibilă a potențialului nuclear.