Опорный конспект по теме «Экспериментальные методы регистрации элементарных частиц » Авторы: Морозова Н.В., учитель физики МОУ лицея 40 г.Петрозаводска Янюшкина Г.М., к.п.н., доцент кафедры ТФ и МПФ КГПУ

I. Камера Вильсона 1912 г (в основном для наблюдения и частиц). 1- стеклянная пластина 2- поршень 3- камера, наполненная насыщенными парами воды или спирта 4- цилиндр Поршень опускаем резко вниз: давление уменьшается

Действие прибора основано на конденсации перенасыщенного пара на ионах с образованием капелек воды Адиабатическое расширение пара (охлаждение пара) Перенасыщенный пар – неустойчивое состояние системы (пар легко конденсируется) Адиабатическое расширение пара (охлаждение пара) Перенасыщенный пар – неустойчивое состояние системы (пар легко конденсируется) Ионизация молекул воздуха – центры конденсации: мелкие капельки тумана – ТРЕК Камера в электрическом или магнитном поле Фотографирование Калица и Скобельцин При возвращении камеры в исходное состояние ионы удаляются электрическим полем. Частица

II. Пузырьковая камера 1952 г Глейзер (ам. ученый) предложил использовать перегретую жидкость. В такой жидкости на ионах, образующиеся при движении, быстро заряженные частицы возникают пузырьки пара. Преимущество: Большая тормозная способность. Перегретая жидкость при высоком давлении и ее температура больше Т кипения при атмосферном давлении (эфир, пропан, жидкий водород) и на ионах возникают пузырьки пара, дающие ТРЕК и называются пузырьковой камерой.

При резком уменьшение давления, жидкость переходит в неустойчивое состояние. Ионизация молекул жидкости – центры кипения: цепочка пузырьков пара – ТРЕК. Пузырьковые камеры применяются при исследовании частиц с большой энергией. ИНФОРМАЦИЯ: по длине треков можно определить энергию частиц, по кривизне траектории – знак заряда, массу, скорость, по «ВИЛКАМ» - о взаимодействии или распаде частиц.

III. Счетчик Гейгера 1908 г Для регистрации и частиц Катод – корпус цилиндра Анод – металлическая нить Действие основано на ударной ионизации. Трубка заполнена газом Аргоном и молекулами этилового спирта. Напряжение между анодом и катодом более 100В р около 0.1атм частица выбивает из катода электрон (или частица влетает сквозь катод). Ускорение электрона в электрическом поле. Ударная ионизация молекул анода. Возникает лавина ионов и электронов: короткий импульс через R. Регистрация импульса пересчетным устройством. Возвращение счетчика в исходное состояние (гашение разряда)

IV. Фотоэмульсионный метод Пластинка. Эмульсия d=1мм (Заряженная частица). Ионизация молекул брома: Цепочка таких кристаллов – ТРЕК Обработка пластин (Проявление) Восстановление серебра. Преимущество: Самозапись, Короткие треки частиц с большой энергией. Мысовский и Жданов – советские физики, а Беккерель, благодаря этому методу, открыл явление радиоактивности (можно регистрировать взаимодействие между частицами и ядрами) регистрации основан на разложении ионизированных молекул бромистого серебра.

V. Ионизационная камера - дозиметры Баллон наполнен ионизированным газом. На электроды подается напряжение В. Заряженная частица влетает в баллон. Ионы устремляются к электродам и возникают кратковременные импульсы тока, которые регистрирует прибор.

VI. Искровая камера На пластинки в несколько мм подается большое напряжение. Пролетает частица и между пластинами проскакивает искра, которую фотографирует или записывает детектор.