Ang mga aparato para sa pagrerehistro ng mga sisingilin na particle ay tinatawag na mga detektor. Mayroong dalawang pangunahing uri ng mga detektor:

1) discrete(pagbibilang at pagtukoy ng enerhiya ng mga particle): Geiger counter, ionization chamber, atbp.;

2) subaybayan(na ginagawang posible na obserbahan at kunan ng larawan ang mga bakas (mga track) ng mga particle sa gumaganang volume ng detector): Wilson chamber, bubble chamber, thick-layer photographic emulsions, atbp.

1. Gas-discharge Geiger counter. Upang magrehistro ng mga electron at \(~\gamma\)-quanta (photon) ng mataas na enerhiya, isang Geiger-Muller counter ang ginagamit. Binubuo ito ng isang glass tube (Larawan 22.4), sa mga panloob na dingding kung saan ang katod K ay katabi - isang manipis na silindro ng metal; Ang anode A ay isang manipis na metal wire na nakaunat sa axis ng counter. Ang tubo ay puno ng gas, kadalasang argon. Ang counter ay kasama sa registering circuit. Ang isang negatibong potensyal ay inilalapat sa katawan, isang positibong potensyal ay inilalapat sa thread. Ang isang risistor R ay konektado sa serye sa counter, mula sa kung saan ang signal ay fed sa recording device.

Ang pagpapatakbo ng counter ay batay sa impact ionization. Hayaang pumasok ang isang particle sa counter na lumikha ng hindi bababa sa isang pares sa daan: "ion + electron". Ang mga electron, na gumagalaw patungo sa anode (filament), ay nahuhulog sa field na may pagtaas ng intensity (boltahe sa pagitan ng A at K ~ 1600 V), ang kanilang bilis ay mabilis na tumataas, at sa kanilang paraan ay lumikha sila ng isang ion avalanche (ang epekto ng ionization ay nangyayari). Sa sandaling nasa thread, binabawasan ng mga electron ang potensyal nito, bilang isang resulta kung saan ang isang kasalukuyang ay dadaloy sa pamamagitan ng risistor R. Ang isang boltahe na pulso ay lumitaw sa mga dulo nito, na pumapasok sa aparato ng pagpaparehistro.

Ang isang pagbaba ng boltahe ay nangyayari sa buong risistor, ang potensyal ng anode ay bumababa, at ang lakas ng field sa loob ng counter ay bumababa, bilang isang resulta kung saan ang kinetic energy ng mga electron ay bumababa. Huminto ang discharge. Kaya, ang risistor ay gumaganap ng papel ng paglaban, awtomatikong pinapatay ang paglabas ng avalanche. Ang mga positibong ion ay dumadaloy pababa sa cathode sa loob ng \(~t \approx 10^(-4)\) s pagkatapos ng pagsisimula ng discharge.

Ang Geiger counter ay nagpapahintulot sa iyo na magrehistro ng 10 4 na mga particle bawat segundo. Ito ay pangunahing ginagamit para sa pagpaparehistro ng mga electron at \(~\gamma\)-quanta. Gayunpaman, ang \(~\gamma\)-quanta ay hindi direktang nakarehistro dahil sa kanilang mababang kakayahan sa pag-ionize. Upang makita ang mga ito, ang panloob na dingding ng tubo ay natatakpan ng isang materyal na kung saan ang \(~\gamma\)-quanta ay nagpapatumba ng mga electron. Kapag nagrerehistro ng mga electron, ang kahusayan ng counter ay 100%, at kapag nagrerehistro ng \(~\gamma\)-quanta, ito ay halos 1%.

Ang pagpaparehistro ng mabibigat na \(~\alpha\)-particle ay mahirap, dahil mahirap gawing transparent ang isang sapat na manipis na "window" para sa mga particle na ito sa counter.

2. silid ni Wilson.

Ginagamit ng kamara ang kakayahan ng mga particle na may mataas na enerhiya na mag-ionize ng mga atom ng gas. Ang silid ng ulap (Larawan 22.5) ay isang cylindrical na sisidlan na may piston 1. Ang itaas na bahagi ng silindro ay gawa sa transparent na materyal, ang isang maliit na halaga ng tubig o alkohol ay ipinakilala sa silid, kung saan ang sisidlan ay natatakpan ng isang layer galing sa ibaba basa pelus o tela 2. Nabubuo ang timpla sa loob ng silid mayaman singaw at hangin. Sa mabilis na pagbaba ng piston 1 ang halo ay lumalawak nang adiabatically, na sinamahan ng pagbaba sa temperatura nito. Sa pamamagitan ng paglamig ay nagiging singaw supersaturated.

Kung ang hangin ay walang mga particle ng alikabok, kung gayon ang paghalay ng singaw sa isang likido ay mahirap dahil sa kawalan ng mga condensation center. Gayunpaman mga sentro ng kondensasyon ang mga ion ay maaari ding magsilbi. Samakatuwid, kung ang isang sisingilin na butil ay lumilipad sa silid (pinapapasok nila ito sa window 3), ang mga molekula ng ionizing sa daan nito, pagkatapos ay nangyayari ang vapor condensation sa chain ng ion at ang tilapon ng particle sa loob ng kamara ay makikita dahil sa naayos na maliit. mga patak ng likido. Ang kadena ng nabuong mga patak ng likido ay bumubuo ng isang particle track. Ang thermal motion ng mga molecule ay mabilis na nagpapalabo sa particle track, at ang particle trajectories ay malinaw na nakikita lamang sa mga 0.1 s, na, gayunpaman, ay sapat para sa photography.

Ang hitsura ng isang track sa isang litrato ay kadalasang nagbibigay-daan sa isa na humatol kalikasan mga particle at laki kanya enerhiya. Kaya, ang mga \(~\alpha\)-particle ay nag-iiwan ng medyo makapal na solid na bakas, mga proton - thinner, at mga electron - may tuldok (Fig. 22.6). Ang umuusbong na paghahati ng track - "mga tinidor" ay nagpapahiwatig ng isang patuloy na reaksyon.

Upang ihanda ang silid para sa pagkilos at linisin ito ng natitirang mga ions, isang electric field ang nilikha sa loob nito, na umaakit sa mga ions sa mga electrodes, kung saan sila ay neutralized.

Ang mga physicist ng Sobyet na sina P. L. Kapitsa at D. V. Skobeltsyn ay iminungkahi na ilagay ang camera sa isang magnetic field, sa ilalim ng impluwensya kung saan ang mga tilapon ng mga particle ay baluktot sa isang direksyon o iba pa, depende sa tanda ng singil. Ang radius ng curvature ng trajectory at ang intensity ng mga track ay tumutukoy sa enerhiya at masa ng particle (tiyak na singil).

3. silid ng bula. Ang bubble chamber ay kasalukuyang ginagamit sa siyentipikong pananaliksik. Ang dami ng gumagana sa silid ng bula ay puno ng likido sa ilalim ng mataas na presyon, na pumipigil sa pagkulo nito, sa kabila ng katotohanan na ang temperatura ng likido ay mas mataas kaysa sa punto ng kumukulo sa presyon ng atmospera. Sa isang matalim na pagbaba sa presyon, ang likido ay lumalabas na sobrang init at nasa isang hindi matatag na estado sa loob ng maikling panahon. Kung ang isang sisingilin na butil ay lumipad sa naturang likido, kung gayon ang likido ay kumukulo kasama ang tilapon nito, dahil ang mga ion na nabuo sa likido ay nagsisilbing mga sentro ng singaw. Sa kasong ito, ang tilapon ng butil ay minarkahan ng isang kadena ng mga bula ng singaw, i.e. ay ginawang nakikita. Ang likidong hydrogen at C 3 H 3 propane ay pangunahing ginagamit bilang mga likido. Ang tagal ng working cycle ay humigit-kumulang 0.1 s.

Advantage bubble chamber sa harap ng cloud chamber ay dahil sa mas malaking density ng gumaganang substance, bilang isang resulta kung saan ang particle ay nawawalan ng mas maraming enerhiya kaysa sa isang gas. Ang mga landas ng butil ay nagiging mas maikli, at ang mga particle ng mas mataas na enerhiya ay natigil sa silid. Ginagawa nitong posible na matukoy nang mas tumpak ang direksyon ng paggalaw ng particle at ang enerhiya nito, at upang obserbahan ang sunud-sunod na pagbabago ng particle at ang mga reaksyong dulot nito.

4. Paraan ng mga makapal na layer na photographic emulsion binuo ni L. V. Mysovsky at A. P. Zhdanov.

Ito ay batay sa paggamit ng pag-blackening ng photographic layer sa ilalim ng pagkilos ng mabilis na sisingilin na mga particle na dumadaan sa photographic emulsion. Ang nasabing particle ay nagiging sanhi ng pagkawatak-watak ng mga molecule ng silver bromide sa Ag + at Br - ions at pag-blackening ng photographic emulsion kasama ang motion trajectory, na bumubuo ng isang latent na imahe. Kapag nabubuo sa mga kristal na ito, ang metalikong pilak ay nababawasan at isang particle track ay nabuo. Ang enerhiya at masa ng butil ay hinuhusgahan ng haba at kapal ng track.

Upang pag-aralan ang mga bakas ng mga particle na may napakataas na enerhiya at magbigay ng mahabang mga bakas, isang malaking bilang ng mga plato ay nakasalansan.

Ang isang makabuluhang bentahe ng paraan ng photographic emulsion, bilang karagdagan sa kadalian ng paggamit, ay nagbibigay ito hindi nawawalang bakas particle, na maaaring maingat na suriin. Ito ay humantong sa malawak na aplikasyon ng paraang ito sa pag-aaral ng mga bagong elementarya na particle. Ang pamamaraang ito, kasama ang pagdaragdag ng mga boron o lithium compound sa emulsion, ay maaaring gamitin upang pag-aralan ang mga bakas ng mga neutron, na, bilang resulta ng mga reaksyon sa boron at lithium nuclei, ay lumilikha ng \(~\alpha\) -mga partikulo na nagdudulot ng pag-itim. sa layer ng nuclear emulsion. Batay sa mga bakas ng \(~\alpha\)-particle, iginuhit ang mga konklusyon tungkol sa bilis at enerhiya ng mga neutron na naging sanhi ng paglitaw ng \(~\alpha\)-particle.

Panitikan

Aksenovich L. A. Physics sa mataas na paaralan: Teorya. Mga gawain. Mga Pagsusulit: Proc. allowance para sa mga institusyong nagbibigay ng pangkalahatan. kapaligiran, edukasyon / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsy i vykhavanne, 2004. - S. 618-621.

Ang mga elemento ng elementarya ay maaaring maobserbahan dahil sa mga bakas na iniiwan nito kapag dumadaan sa bagay. Ang likas na katangian ng mga bakas ay ginagawang posible upang hatulan ang tanda ng singil ng particle, ang enerhiya nito, momentum, atbp. Ang mga naka-charge na particle ay nagdudulot ng ionization ng mga molekula sa kanilang daan. Ang mga neutral na particle ay hindi nag-iiwan ng mga bakas, ngunit maaari nilang ipakita ang kanilang mga sarili sa sandali ng pagkabulok sa mga sisingilin na particle o sa sandali ng banggaan sa anumang nucleus. Samakatuwid, sa kalaunan ang mga neutral na particle ay nakita din ng ionization na dulot ng mga sisingilin na particle na nabuo ng mga ito.

Ang mga instrumento na ginagamit upang magrehistro ng mga ionizing particle ay nahahati sa dalawang grupo. Kasama sa unang grupo ang mga device na nagrerehistro ng katotohanan ng pagpasa ng isang particle at, bilang karagdagan, ginagawang posible sa ilang mga kaso upang hatulan ang enerhiya nito. Ang pangalawang pangkat ay nabuo ng tinatawag na mga track device, ibig sabihin, mga device na ginagawang posible na obserbahan ang mga bakas (track) ng mga particle sa bagay.

Kasama sa mga recording device ang isang scintillation counter, isang Cherenkov counter, isang ionization chamber, isang gas-discharge counter, at isang semiconductor counter.

1. Counter ng scintillation. Ang isang sisingilin na particle na lumilipad sa isang sangkap ay nagdudulot hindi lamang ng ionization, kundi pati na rin ang paggulo ng mga atomo. Bumabalik sa kanilang normal na estado, ang mga atomo ay naglalabas ng nakikitang liwanag. Ang mga sangkap kung saan ang mga naka-charge na particle ay nagdudulot ng kapansin-pansing liwanag na flash (scintillation). posporus. Ang pinakakaraniwang ginagamit na phosphors ay (zinc sulfide activated with silver) at (sodium iodide activated with thallium).

Ang scintillation counter ay binubuo ng phosphorus, kung saan ang liwanag ay pinapakain sa pamamagitan ng isang espesyal na light guide sa photomultiplier. Ang mga pulso na ginawa sa output ng photomultiplier ay binibilang. Ang amplitude ng mga pulso, na proporsyonal sa intensity ng flash, ay tinutukoy din. Nagbibigay ito ng karagdagang impormasyon tungkol sa mga nakarehistrong particle. Para sa ganitong uri ng mga counter, ang kahusayan sa pagtuklas para sa mga naka-charge na particle ay 100%.

2. Cherenkov counter. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng counter na ito ay isinasaalang-alang sa talata 3.3.3. (p. 84). Ang layunin ng mga counter ay upang sukatin ang enerhiya ng mga particle na gumagalaw sa matter sa bilis na lumalampas sa bilis ng phase ng liwanag sa isang partikular na medium. Bilang karagdagan, ginagawang posible ng mga counter na paghiwalayin ang mga particle ayon sa masa. Ang pag-alam sa anggulo ng paglabas ng radiation, posible upang matukoy ang bilis ng isang particle, na, na may isang kilalang masa, ay katumbas ng pagtukoy ng enerhiya nito. Kung ang masa ng butil ay hindi alam, maaari itong matukoy mula sa isang independiyenteng pagsukat ng enerhiya ng butil.

Ang mga counter ng Cherenkov ay naka-install sa spacecraft upang pag-aralan ang cosmic radiation.

3. Ionization chamber ay isang de-koryenteng kapasitor na puno ng gas, sa mga electrodes kung saan inilalapat ang isang pare-parehong boltahe. Ang nakarehistrong butil, na pumapasok sa espasyo sa pagitan ng mga electrodes, ay nag-ionize ng gas. Ang boltahe sa mga plato ng kapasitor ay pinili upang ang lahat ng nabuo na mga ion, sa isang banda, ay umabot sa mga electrodes nang walang oras upang muling pagsamahin, at sa kabilang banda, ay hindi mapabilis nang labis upang makagawa ng pangalawang ionization. Dahil dito, ang mga ions na lumitaw nang direkta sa ilalim ng pagkilos ng mga sisingilin na particle ay nakolekta sa mga plato: ang kabuuang kasalukuyang ionization ay sinusukat o ang pagpasa ng mga solong particle ay naitala. Sa huling kaso, ang camera ay gumagana tulad ng isang counter.

4. Gas discharge counter kadalasang ginagawa sa anyo ng isang silindro ng metal na puno ng gas na may manipis na kawad na nakaunat sa axis nito. Ang silindro ay nagsisilbing katod, ang kawad bilang anode. Sa kaibahan sa ionization chamber, ang pangalawang ionization ay gumaganap ng pangunahing papel sa isang gas-discharge counter. Mayroong dalawang uri ng gas discharge counter: proportional counter at Geiger-Muller counter. Sa una, ang paglabas ng gas ay hindi nakapagpapatibay sa sarili, at sa pangalawa, ito ay independyente.

Sa mga proporsyonal na counter, ang output pulse ay proporsyonal sa pangunahing ionization, ibig sabihin, ang enerhiya ng particle na lumipad sa counter. Samakatuwid, ang mga counter na ito ay hindi lamang nagrerehistro ng butil, ngunit sinusukat din ang enerhiya nito.

Ang Geiger-Muller counter ay hindi naiiba nang malaki mula sa isang proporsyonal na counter sa disenyo at prinsipyo ng pagpapatakbo, ngunit ito ay nagpapatakbo sa rehiyon ng kasalukuyang boltahe na katangian na naaayon sa isang self-sustained discharge, ibig sabihin, sa rehiyon ng mataas na boltahe, kapag ang output pulse ay hindi nakasalalay sa pangunahing ionization. Ang counter na ito ay nagrerehistro ng isang particle nang hindi sinusukat ang enerhiya nito. Upang mairehistro ang mga indibidwal na pulso, ang self-sustained discharge na lumitaw ay dapat patayin. Para dito, ang naturang paglaban ay inililipat sa serye na may filament (anode) upang ang discharge current na lumitaw sa counter ay nagiging sanhi ng pagbaba ng boltahe sa paglaban na sapat upang matakpan ang paglabas.

5. counter ng semiconductor. Ang pangunahing elemento ng counter na ito ay isang semiconductor diode, na may napakaliit na kapal ng lugar ng pagtatrabaho (ikasampu ng isang milimetro). Bilang isang resulta, ang counter ay hindi maaaring magrehistro ng mga high-energy na particle. Ngunit ito ay lubos na maaasahan at maaaring gumana sa mga magnetic field, dahil para sa semiconductors ang magnetoresistive effect (dependence ng paglaban sa lakas ng magnetic field) ay napakaliit.

Sa numero subaybayan ang mga aparato isama ang cloud chamber, diffusion chamber, bubble chamber at nuclear emulsion.

1. silid ng ulap. Ito ang pangalan ng aparato na nilikha ng Ingles na physicist na si Wilson noong 1912. Ang isang landas ng mga ions, na inilatag ng isang lumilipad na sisingilin na particle, ay makikita sa isang silid ng ulap, dahil ang mga supersaturated na singaw ng isang likido ay namumuo sa mga ion. Ang silid ay kadalasang ginawa sa anyo ng isang silindro ng salamin na may masikip na piston. Ang silindro ay puno ng neutral na gas na puspos ng singaw ng tubig o alkohol. Sa isang matalim na pagpapalawak ng gas, ang singaw ay nagiging supersaturated, at ang mga fog track ay nabuo sa mga tilapon ng mga particle na lumilipad sa silid, na nakuhanan ng larawan sa iba't ibang mga anggulo. Sa pamamagitan ng hitsura ng mga track, maaaring hatulan ng isa ang uri ng lumilipad na mga particle, ang kanilang bilang at ang kanilang enerhiya. Sa pamamagitan ng paglalagay ng camera sa isang magnetic field, posibleng hatulan ang tanda ng kanilang singil sa pamamagitan ng kurbada ng mga tilapon ng butil.

Ang silid ng ulap ay sa loob ng mahabang panahon ang tanging instrumento ng uri ng track. Gayunpaman, hindi ito walang mga kakulangan, ang pangunahing kung saan ay ang maikling oras ng pagtatrabaho, na humigit-kumulang 1% ng oras na ginugol sa paghahanda ng camera para sa susunod na paglulunsad.

2. Pagsasabog chamber ay isang uri ng cloud chamber. Ang supersaturation ay nakakamit sa pamamagitan ng pagsasabog ng singaw ng alkohol mula sa pinainit na talukap ng mata hanggang sa pinalamig na ilalim. Lumilitaw ang isang layer ng supersaturated vapor malapit sa ibaba, kung saan lumilikha ng mga track ang lumilipad na charged particle. Hindi tulad ng cloud chamber, ang diffusion chamber ay patuloy na gumagana.

3. Bubble camera. Ang device na ito ay isa ring pagbabago ng cloud chamber. Ang gumaganang daluyan ay isang sobrang init na likido sa ilalim ng mataas na presyon. Sa pamamagitan ng isang matalim na paglabas ng presyon, ang likido ay inililipat sa isang hindi matatag na overheated na estado. Ang lumilipad na butil ay nagdudulot ng matinding pagkulo ng likido, at ang tilapon ay ipinahihiwatig ng isang kadena ng mga bula ng singaw. Ang track, tulad ng sa cloud chamber, ay nakuhanan ng larawan.

Gumagana ang bubble chamber sa mga cycle. Ang mga sukat nito ay kapareho ng sa silid ng ulap. Ang likido ay mas siksik kaysa sa singaw, na ginagawang posible na gamitin ang silid upang pag-aralan ang mahahabang chain ng mga likha at pagkabulok ng mga particle na may mataas na enerhiya.

4. Nuclear photographic emulsion. Kapag ginagamit ang pamamaraang ito ng pagpaparehistro, ang isang sisingilin na butil ay dumadaan sa emulsyon, na nagiging sanhi ng ionization ng mga atomo. Matapos ang pagbuo ng emulsion, ang mga bakas ng mga sisingilin na particle ay matatagpuan sa anyo ng isang kadena ng mga butil ng pilak. Ang emulsion ay isang mas siksik na medium kaysa sa singaw sa isang cloud chamber o likido sa isang bubble chamber, kaya ang haba ng track sa isang emulsion ay mas maikli. (Ang haba ng track sa isang emulsion ay tumutugma sa haba ng track sa isang cloud chamber.) Ang photographic emulsion na paraan ay ginagamit upang pag-aralan ang mga ultrahigh-energy na particle na matatagpuan sa cosmic ray o ginawa sa mga accelerator.

Ang mga bentahe ng mga counter at track detector ay pinagsama sa mga spark chamber, na pinagsasama ang bilis ng pagpaparehistro na likas sa mga counter na may mas kumpletong impormasyon tungkol sa mga particle na nakuha sa mga kamara. Masasabi nating ang spark chamber ay isang set ng mga counter. Ang impormasyon sa mga spark chamber ay ibinibigay kaagad, nang walang karagdagang pagproseso. Kasabay nito, ang mga track ng particle ay maaaring matukoy mula sa pagkilos ng maraming mga counter.

Ang mga instrumento na ginagamit upang makita ang nuclear radiation ay tinatawag na nuclear radiation detector. Ang pinaka-tinatanggap na ginagamit ay mga detektor na nakakakita ng nuclear radiation sa pamamagitan ng kanilang ionization at paggulo ng mga atomo ng bagay. Ang gas-discharge counter ay naimbento ng German physicist na si G. Geiger, pagkatapos ay pinahusay na kasama ni W. Müller. Samakatuwid, ang mga gas-discharge counter ay madalas na tinatawag na Geiger-Muller counter. Ang cylindrical tube ay nagsisilbing katawan ng counter; isang manipis na metal na sinulid ang nakaunat sa axis nito. Ang thread at ang katawan ng tubo ay pinaghihiwalay ng isang insulator. Ang gumaganang dami ng counter ay puno ng isang halo ng mga gas, tulad ng argon na may isang admixture ng methyl alcohol vapor, sa isang presyon ng tungkol sa 0.1 atm.

Upang magrehistro ng mga ionizing particle, ang isang mataas na pare-pareho ang boltahe ay inilapat sa pagitan ng counter case at ng filament, ang filament ay ang anode. Mabilis na naka-charge na particle na lumilipad sa gumaganang volume ng counter

gumagawa sa kanyang paraan ng ionization ng mga atomo ng pagpuno ng gas. Sa ilalim ng pagkilos ng isang electric field, ang mga libreng electron ay lumilipat patungo sa anode, ang mga positibong ion ay lumipat patungo sa katod. Ang lakas ng patlang ng kuryente malapit sa counter anode ay napakataas na ang mga libreng electron, kapag papalapit dito sa pagitan ng dalawang banggaan na may mga neutral na atomo, ay nakakakuha ng sapat na enerhiya para sa kanilang ionization. Ang paglabas ng corona ay nangyayari sa counter, na humihinto pagkatapos ng maikling panahon.

Ang boltahe pulse ay ibinibigay sa input ng recording device mula sa isang risistor na konektado sa serye sa counter. Ang isang schematic diagram ng paglipat sa isang gas-discharge counter para sa pagrehistro ng nuclear radiation ay ipinapakita sa Figure 314. Ayon sa mga pagbabasa ng isang electronic counting device, ang bilang ng mga fast charged na particle na nakarehistro ng counter ay tinutukoy.

mga counter ng kinang.

Ang aparato ng pinakasimpleng aparato na idinisenyo upang makita ang mga particle ng alpha, ang spinthariscope, ay ipinapakita sa Figure 302. Ang mga pangunahing bahagi ng spinthariscope ay screen 3, na sakop ng isang layer ng zinc sulfide, at isang short-focus magnifier 4. Isang alpha radioactive Ang paghahanda ay inilalagay sa dulo ng baras 1 humigit-kumulang laban sa gitna ng screen. Kapag ang isang alpha particle ay tumama sa mga zinc sulfide crystal, isang flash ng liwanag ang nangyayari, na maaaring mairehistro kapag tiningnan sa pamamagitan ng magnifying glass.

Ang proseso ng pag-convert ng kinetic energy ng isang fast charged particle sa enerhiya ng isang light flash ay tinatawag na scintillation. Ang scintillation ay isa sa mga uri ng phenomenon ng luminescence. Sa modernong mga scintillation counter, ang mga light flash ay nakarehistro gamit ang mga photocell, na nagko-convert ng enerhiya ng isang light flash sa isang kristal sa enerhiya ng isang electric current pulse. Ang kasalukuyang mga pulso sa output ng photocell ay pinalakas at pagkatapos ay naitala.

silid ni Wilson.

Ang isa sa mga pinaka-kahanga-hangang instrumento ng eksperimentong nuclear physics ay ang cloud chamber. Ang hitsura ng demonstration school cloud chamber ay ipinapakita sa Figure 315. Sa isang cylindrical

ang isang sisidlan na may patag na takip ng salamin ay naglalaman ng hangin na may puspos na singaw ng alkohol. Ang gumaganang dami ng silid ay konektado sa isang bombilya ng goma sa pamamagitan ng isang tubo. Sa loob ng silid, ang isang radioactive na paghahanda ay naayos sa isang manipis na baras. Upang paandarin ang camera, ang peras ay unang marahang pinipiga, pagkatapos ay biglang binitawan. Sa mabilis na pagpapalawak ng adiabatic, ang hangin at mga singaw sa silid ay pinalamig, ang singaw ay pumasa sa isang estado ng supersaturation. Kung sa sandaling ito ay lumipad ang isang particle ng alpha mula sa paghahanda, isang hanay ng mga ion ay nabuo kasama ang landas ng paggalaw nito sa gas. Ang supersaturated na singaw ay namumuo sa mga likidong patak, at ang pagbuo ng mga patak ay pangunahing nangyayari sa mga ion, na nagsisilbing mga sentro ng paghalay ng singaw. Ang isang hanay ng mga droplet na naka-condensed sa mga ion kasama ang trajectory ng isang particle ay tinatawag na particle track.

Upang maisagawa ang mga tumpak na sukat ng mga pisikal na katangian ng mga nakitang particle, ang silid ng ulap ay inilalagay sa isang palaging magnetic field. Ang mga track ng mga particle na gumagalaw sa isang magnetic field ay nagiging curved. Ang radius ng curvature ng track ay depende sa bilis ng particle, ang masa at singil nito. Sa isang kilalang magnetic field induction, ang mga katangiang ito ng mga particle ay maaaring matukoy mula sa sinusukat na radii ng curvature ng mga particle track.

Ang mga unang litrato ng mga track ng alpha particle sa isang magnetic field ay kinuha ng Soviet physicist na si P. L. Kapitsa noong 1923.

Ang paraan ng paggamit ng cloud chamber sa isang pare-parehong magnetic field upang pag-aralan ang spectra ng beta at gamma radiation at pag-aaral ng elementary particles ay unang binuo ng Soviet physicist Academician Dmitry Vladimirovich Skobeltsin.

silid ng bula.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng bubble chamber ay ang mga sumusunod. Ang silid ay naglalaman ng likido sa isang temperatura na malapit sa kumukulo. Ang mabilis na sisingilin na mga particle ay tumagos sa isang manipis na bintana sa dingding ng silid sa dami ng gumagana nito at gumagawa ng ionization at paggulo ng mga likidong atomo sa kanilang daan. Sa sandaling ang mga particle ay tumagos sa gumaganang dami ng silid, ang presyon sa loob nito ay nabawasan nang husto at ang likido ay pumasa sa isang sobrang init na estado. Ang mga ions na lumilitaw sa daanan ng particle ay may labis na kinetic energy. Ang enerhiya na ito ay humahantong sa pagtaas ng temperatura ng likido sa isang microscopic volume malapit sa bawat ion, ang pagkulo nito at ang pagbuo ng mga bula ng singaw. Ang isang kadena ng mga bula ng singaw na lumabas sa daanan ng isang mabilis na sisingilin na particle sa pamamagitan ng isang likido ay bumubuo ng isang trail ng particle na ito.

Sa isang bubble chamber, ang density ng anumang likido ay mas mataas kaysa sa density ng isang gas sa isang cloud chamber; samakatuwid, posible na mas epektibong pag-aralan ang mga pakikipag-ugnayan ng mga fast charged na particle na may atomic nuclei sa loob nito. Ang likidong hydrogen, propane, xenon at ilang iba pang likido ay ginagamit upang punan ang mga bubble chamber.

paraan ng photographic emulsion.

Ang photographic na pamamaraan sa kasaysayan ay ang unang eksperimentong pamamaraan para sa pag-detect ng nuclear radiation, dahil ang phenomenon ng radioactivity ay natuklasan ni Becquerel gamit ang paraang ito.

Ang kakayahan ng mabilis na sisingilin na mga particle upang lumikha ng isang nakatagong imahe sa isang photographic emulsion ay malawakang ginagamit sa nuclear physics sa kasalukuyang panahon. Ang mga nuclear photographic emulsion ay lalong matagumpay na ginagamit sa pananaliksik sa larangan ng elementarya na particle at cosmic ray physics. Ang isang mabilis na naka-charge na particle na gumagalaw sa isang layer ng photoemulsion ay lumilikha ng mga nakatagong sentro ng imahe sa kahabaan ng landas ng paggalaw. Pagkatapos ng pag-unlad, lumilitaw ang isang imahe ng mga bakas ng pangunahing particle at lahat ng mga sisingilin na particle na lumilitaw sa emulsion bilang resulta ng mga pakikipag-ugnayan ng nuklear ng pangunahing particle.

Mga tanong.

1. Ayon sa Figure 170, sabihin ang tungkol sa device at ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng Geiger counter.

Ang Geiger counter ay binubuo ng isang glass tube na puno ng rarefied gas (argon) at selyadong sa magkabilang dulo, sa loob nito ay may metal cylinder (cathode) at wire na nakaunat sa loob ng cylinder (anode). Ang katod at anode ay konektado sa pamamagitan ng isang pagtutol sa isang mataas na boltahe na pinagmulan (200-1000 V). Samakatuwid, ang isang malakas na electric field ay lumitaw sa pagitan ng anode at katod. Kapag ang isang ionizing particle ay pumasok sa tubo, isang electron-ion avalanche ay nabuo at isang electric current ay lilitaw sa circuit, na naitala ng isang aparato sa pagbibilang.

2. Aling mga particle ang nakarehistro ng Geiger counter?

Ang Geiger counter ay ginagamit upang magrehistro ng mga electron at ϒ-quanta.

3. Ayon sa Figure 171, sabihin sa amin ang tungkol sa device at ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng cloud chamber.

Ang cloud chamber ay isang mababang glass cylinder na may takip, piston sa ibaba at pinaghalong alkohol at tubig na puspos ng singaw. Kapag ang piston ay gumagalaw pababa, ang mga singaw ay nagiging supersaturated, i.e. may kakayahang mabilis na paghalay. Kapag ang anumang butil ay pumasok sa isang espesyal na bintana, lumilikha sila ng mga ion sa loob ng kamara, na nagiging condensation nuclei, at sa kahabaan ng trajectory ng particle, isang bakas (track) ng condensed droplets ang lilitaw na maaaring kunan ng larawan. Kung ilalagay mo ang camera sa isang magnetic field, ang mga trajectory ng mga naka-charge na particle ay magiging curved.

4. Anong mga katangian ng mga particle ang maaaring matukoy gamit ang isang cloud chamber na inilagay sa isang magnetic field?

Sa direksyon ng liko, hinuhusgahan ang singil ng particle, at sa radius ng curvature, malalaman ng isa ang magnitude ng charge, masa at enerhiya ng particle.

5. Ano ang bentahe ng bubble chamber sa cloud chamber? Paano naiiba ang mga device na ito?

Sa bubble chamber, sa halip na supersaturated steam, ginagamit ang isang likidong pinainit sa itaas ng kumukulo, na ginagawang mas mabilis.

Sa artikulong ito, tutulong tayo sa paghahanda para sa isang aralin sa physics (grade 9). Ang pagsasaliksik ng particle ay hindi isang ordinaryong paksa, ngunit isang napaka-interesante at kapana-panabik na iskursiyon sa mundo ng molecular nuclear science. Nakamit ng sibilisasyon ang ganoong antas ng pag-unlad kamakailan, at ang mga siyentipiko ay nagtatalo pa rin kung ang sangkatauhan ay nangangailangan ng gayong kaalaman? Pagkatapos ng lahat, kung ang mga tao ay maaaring ulitin ang proseso ng isang atomic na pagsabog na humantong sa paglitaw ng Uniberso, kung gayon marahil hindi lamang ang ating planeta, ngunit ang buong Cosmos ay mawawasak.

Anong mga particle ang pinag-uusapan natin at bakit dapat pag-aralan ang mga ito

Ang mga bahagyang sagot sa mga tanong na ito ay ibinibigay ng kurso ng pisika. Ang eksperimental na pagsasaliksik ng particle ay isang paraan upang makita kung ano ang hindi naa-access ng mga tao kahit na may pinakamalakas na mikroskopyo. Ngunit una sa lahat.

Ang elementary particle ay isang kolektibong termino na tumutukoy sa mga particle na hindi na maaaring hatiin sa mas maliliit na piraso. Sa kabuuan, higit sa 350 elementarya na mga particle ang natuklasan ng mga physicist. Nakasanayan na nating marinig ang tungkol sa mga proton, neuron, electron, photon, quark. Ito ang mga tinatawag na pangunahing mga particle.

Mga katangian ng elementarya na mga particle

Ang lahat ng pinakamaliit na particle ay may parehong pag-aari: maaari silang magbago sa isa't isa sa ilalim ng impluwensya ng kanilang sariling impluwensya. Ang ilan ay may malakas na mga katangian ng electromagnetic, ang iba ay may mahinang mga katangian ng gravitational. Ngunit ang lahat ng elementarya na mga particle ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga sumusunod na parameter:

• Timbang.
• Ang spin ay ang intrinsic na sandali ng momentum.
• Pagsingil ng kuryente.
• Habang buhay.
• Pagkakapantay-pantay.
• magnetic moment.
• bayad sa baryon.
• lepton charge.

Isang maikling iskursiyon sa teorya ng istruktura ng bagay

Ang anumang sangkap ay binubuo ng mga atomo, na kung saan ay mayroong nucleus at mga electron. Ang mga electron, tulad ng mga planeta sa solar system, ay gumagalaw sa paligid ng nucleus, bawat isa sa sarili nitong axis. Ang distansya sa pagitan ng mga ito ay napakalaki, sa isang atomic scale. Ang nucleus ay binubuo ng mga proton at neuron, ang koneksyon sa pagitan ng mga ito ay napakalakas na imposibleng paghiwalayin ang mga ito sa anumang paraan na alam ng agham. Ito ang kakanyahan ng mga eksperimentong pamamaraan para sa pag-aaral ng mga particle (maikli).

Mahirap para sa atin na isipin ito, ngunit ang komunikasyong nuklear ay nahihigitan ng milyun-milyong beses sa lahat ng pwersang kilala sa lupa. Alam natin ang kemikal, nuclear explosion. Ngunit kung ano ang humahawak sa mga proton at neuron na magkasama ay iba. Marahil ito ang susi upang malutas ang misteryo ng pinagmulan ng sansinukob. Iyon ang dahilan kung bakit napakahalaga na pag-aralan ang mga eksperimentong pamamaraan para sa pag-aaral ng mga particle.

Maraming mga eksperimento ang humantong sa mga siyentipiko sa ideya na ang mga neuron ay binubuo ng mas maliliit na yunit at tinawag silang mga quark. Kung ano ang nasa loob nila ay hindi pa alam. Ngunit ang mga quark ay hindi mapaghihiwalay na mga yunit. Ibig sabihin, walang paraan para iisa ang isa. Kung ang mga siyentipiko ay gumagamit ng particle experimentation upang kunin ang isang quark, gaano man karaming mga pagtatangka ang kanilang gawin, hindi bababa sa dalawang quark ang palaging inilalabas. Muli nitong kinukumpirma ang hindi masisira na lakas ng potensyal na nuklear.

Ano ang mga paraan ng pag-aaral ng mga particle

Magpatuloy tayo nang direkta sa mga eksperimentong pamamaraan para sa pag-aaral ng mga particle (Talahanayan 1).

Pangalan ng pamamaraan		Prinsipyo ng pagpapatakbo
	Glow (luminescence)	Ang radioactive na gamot ay nagpapalabas ng mga alon, dahil sa kung saan ang mga particle ay nagbanggaan at ang mga indibidwal na kumikinang ay maaaring maobserbahan.
	Ionization ng mga molekula ng gas sa pamamagitan ng mabilis na sisingilin na mga particle	Ibinababa nito ang piston sa mataas na bilis, na humahantong sa malakas na paglamig ng singaw, na nagiging supersaturated. Ang mga droplet ng condensate ay nagpapahiwatig ng mga tilapon ng kadena ng mga ion.
silid ng bula	Liquid ionization	Ang dami ng nagtatrabaho na espasyo ay puno ng mainit na likidong hydrogen o propane, na kung saan ay kumilos sa ilalim ng presyon. Dalhin ang estado sa sobrang init at bawasan nang husto ang presyon. Ang mga naka-charge na particle, na kumikilos nang may mas maraming enerhiya, ay nagiging sanhi ng pagkulo ng hydrogen o propane. Sa tilapon kung saan gumagalaw ang butil, ang mga patak ng singaw ay nabuo.
Paraan ng scintillation (Spinthariscope)	Glow (luminescence)	Kapag ang mga molekula ng gas ay na-ionize, ang isang malaking bilang ng mga pares ng electron-ion ay ginawa. Kung mas malaki ang pag-igting, mas maraming mga libreng pares ang lumitaw hanggang sa umabot ito sa isang peak at wala nang isang libreng ion na natitira. Sa sandaling ito, inirerehistro ng counter ang particle. Ito ay isa sa mga unang pang-eksperimentong pamamaraan para sa pag-aaral ng mga sisingilin na particle, at naimbento pagkalipas ng limang taon kaysa sa Geiger counter - noong 1912. Ang istraktura ay simple: isang glass cylinder, sa loob - isang piston. Sa ibaba ay isang itim na tela na ibinabad sa tubig at alkohol, upang ang hangin sa silid ay puspos ng kanilang mga singaw. Ang piston ay nagsisimulang bumaba at tumaas, na lumilikha ng presyon, na nagiging sanhi ng paglamig ng gas. Dapat mabuo ang condensation, ngunit wala ito, dahil walang condensation center (ion o dust grain) sa silid. Pagkatapos nito, itinataas ang prasko upang makakuha ng mga particle - mga ion o alikabok. Ang butil ay nagsisimulang gumalaw at nag-condensate sa kahabaan ng trajectory nito, na makikita. Ang landas na tinatahak ng particle ay tinatawag na track. Ang kawalan ng pamamaraang ito ay ang saklaw ng mga particle ay masyadong maliit. Ito ay humantong sa isang mas progresibong teorya batay sa isang aparato na may mas siksik na daluyan. silid ng bula Ang sumusunod na pang-eksperimentong paraan para sa pag-aaral ng mga particle ay may katulad na prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang cloud chamber - Tanging sa halip na isang saturated gas, mayroong isang likido sa isang glass flask. Ang batayan ng teorya ay na sa ilalim ng mataas na presyon, ang isang likido ay hindi maaaring magsimulang kumulo sa itaas ng kumukulo. Ngunit sa sandaling lumitaw ang isang sisingilin na butil, ang likido ay nagsisimulang kumulo kasama ang track ng paggalaw nito, na nagiging isang estado ng singaw. Ang mga droplet ng prosesong ito ay nakunan ng isang kamera. Paraan ng mga makapal na layer na photographic emulsion Bumalik tayo sa talahanayan sa physics na "Mga Eksperimental na Paraan para sa Pagsisiyasat ng mga Particle". Sa loob nito, kasama ang silid ng ulap at ang paraan ng bubble, isang paraan para sa pag-detect ng mga particle gamit ang isang makapal na layer na photographic emulsion ay isinasaalang-alang. Ang eksperimento ay unang itinanghal ng mga physicist ng Sobyet na si L.V. Mysovsky at A.P. Zhdanov noong 1928. Ang ideya ay napaka-simple. Para sa mga eksperimento, ginagamit ang isang plato na natatakpan ng makapal na layer ng mga photographic emulsion. Ang photographic emulsion na ito ay binubuo ng mga silver bromide crystals. Kapag ang isang sisingilin na butil ay tumagos sa isang kristal, pinaghihiwalay nito ang mga electron mula sa atom, na bumubuo ng isang nakatagong kadena. Ito ay makikita sa pamamagitan ng pagbuo ng pelikula. Ang resultang imahe ay nagpapahintulot sa iyo na kalkulahin ang enerhiya at masa ng butil. Sa katunayan, ang track ay napakaikli at microscopically maliit. Ngunit ang pamamaraan ay mabuti dahil ang nabuong larawan ay maaaring palakihin ng walang katapusang bilang ng beses, sa gayon ay pag-aaralan ito ng mas mabuti. Paraan ng scintillation Ito ay unang hinawakan ni Rutherford noong 1911, bagaman ang ideya ay lumitaw nang mas maaga mula sa isa pang siyentipiko, si W. Krupe. Sa kabila ng katotohanan na ang pagkakaiba ay 8 taon, ang aparato ay kailangang mapabuti sa panahong ito. Ang pangunahing prinsipyo ay ang isang screen na pinahiran ng isang luminescent na substansiya ay magpapakita ng mga kislap ng liwanag habang ang isang sisingilin na particle ay dumaan. Ang mga atom ng isang substance ay nasasabik kapag nalantad sa isang particle na may malakas na enerhiya. Sa sandali ng banggaan, nangyayari ang isang flash, na sinusunod sa ilalim ng mikroskopyo. Ang pamamaraang ito ay napaka hindi sikat sa mga physicist. Ito ay may ilang mga disadvantages. Una, ang katumpakan ng mga resulta na nakuha ay nakasalalay sa visual acuity ng tao. Kung kumurap ka, maaari mong makaligtaan ang isang napakahalagang sandali. Ang pangalawa ay na sa matagal na pagmamasid, ang mga mata ay napapagod nang napakabilis, at samakatuwid, ang pag-aaral ng mga atomo ay nagiging imposible. natuklasan Mayroong ilang mga eksperimentong pamamaraan para sa pag-aaral ng mga sisingilin na particle. Dahil napakaliit ng mga atomo ng bagay na mahirap makita kahit na sa pinakamakapangyarihang mikroskopyo, kailangang mag-eksperimento ang mga siyentipiko upang maunawaan kung ano ang nasa gitna ng gitna. Sa yugtong ito ng pag-unlad ng kabihasnan, napakalayo na ang nagawa at pinag-aralan ang mga pinaka-hindi naa-access na elemento. Marahil ay nasa kanila ang mga lihim ng sansinukob.