Физика машин  
Главная
17.10.2017 г.
Главное меню
Главная
Электромагнетизм
Ядерная энергия
Электроприборы
ДВС
Лазеры / Лучи
Все новости
Карта сайта
Поиск
Контакты
Интересно
Антиматерия
Космические лучи
Изотопы
Альфа,бета-частицы
Открытие нейтрона
Жидкий магнит
Лазер мазер?
Магнит как лекарство
Реактивные двигатели
В честь великих
Переменный ток
Цветная фотография
Элемент 93
U бомба
Фотоаппарат
Новости
Партнеры
Микроорганизмы

Краткие новости
Мазер, установленный на советском спутнике "Космос-97" в 1965 году, позволил собрать ценную информацию о Вселенной.
 

Пузырковая, искровая камеры

Печать

С момента изобретения газопаровая камера много раз совершенствовалась, в результате чего превратилась в удобный и надежный инструмент. Так, первые образцы камеры Вильсона после выдвижения поршня и расширения объема требовали приведения ее в исходное состояние. Но в 1939 году американский инженер А. Лангсдорф изобрел "диффузионную паровую камеру": в ней из теплой'в холодную часть аппарата диффундировали пары спирта; в результате в холодном конце всегда сохранялись условия перенасыщения, поэтому измерения можно было проводить непрерывно.

Затем появилась пузырьковая камера (1953 г.), работающая по сходному принципу с той разницей, что вместо перенасыщенного пара там используются перегретые жидкости под давлением, а следы частиц имеют форму мельчайших пузырьков. Существует легенда, что эта идея пришла в голову американцу Д. Глезеру, когда он рассматривал пузырьки, поднимающиеся в пивном бокале. Если это действительно так, то это был самый знаменитый бокал с пивом за всю историю физики, за него Глезер получил Нобелевскую премию по физике за 1960 год.

Первая пузырьковая камера имела всего десяток сантиметров в диаметре, но в течение десятилетия появились камеры длиной 6 футов. Пузырьковые камеры, как и диффузионные паровые, обеспечивают непрерывные измерения элементарных частиц. Кроме того, в определенном объеме жидкости, по сравнению с тем же объемом газа или пара, присутствует намного больше атомов, там выше и плотность образующихся ионов, что особенно важно для исследования быстрых и короткоживущих частиц. С помощью пузырьковых камер в первое десятилетие после изобретения делались сотни тысяч фотографий в неделю. Поэтому в 1960 году были обнаружены сверхкороткоживущие частицы, которые ранее не удавалось зафиксировать.

Наиболее пригодным для заполнения пузырьковых камер оказался жидкий водород, поскольку ядра водорода устроены очень просто (состоят из одного протона); это облегчает расшифровку следов.

Хотя пузырьковая камера и более чувствительна к короткоживущим частицам по сравнению с паровой камерой, у нее тоже есть свои ограничения. В отличие от камеры Вильсона пузырьковую камеру невозможно настроить на определенное событие. Этот прибор записывает все подряд, поэтому приходится разбираться в огромном количестве следов, независимо от степени их важности. Поэтому продолжились поиски новых типов детекторов элементарных частиц, сочетающих в себе избирательность паровой камеры и чувствительность пузырьковой.

Эти поиски привели к созданию искровой камеры, в которой входящие частицы ионизируют газ (например, неон), вызывая электрический ток, который многократно усиливается, проходя через ряд металлических пластин под напряжением. В результате появляются видимые светящиеся линии электрических разрядов, обозначающие траекторию частиц. Первая такая камера была изготовлена в 1959 году японскими физиками Фукуи и Миямото. В 1963 году советские инженеры усовершенствовали ее конструкцию, повысив чувствительность и расширив область применения. В этом аппарате короткие вспышки" света запоминаются, образуя непрерывные светящиеся линии. В результате они одновременно фиксируют события, происходящие внутри камеры, и следят за частицами, проносящимися во всех направлениях, чего обычные искровые камеры делать не могут.

Но давайте оставим на время технические особенности современных приборов для изучения элементарных частиц и снова обратимся к работам Резерфорда, сделанным в начале XX века. Резерфорд бомбардировал ядра азота потоком альфа-частиц, фиксируя процесс с помощью камеры Вильсона. В некоторых случаях след альфа-частицы раздваивался и обрывался. Казалось бы, все ясно: речь идет о столкновении альфа-частицы с ядром атома азота. Одна из сторон этой "вилки" имела большую длину и относилась к траектории выбитого из ядра протона. А другая сторона была намного короче и связана с перемещением остатков ядра азота. Но никаких следов самой альфа-частицы обнаружить не удавалось, словно ее поглотило ядро азота. Это и было подтверждено английским физиком П. Блэккеттом, сделавшим более 20 000 фотографий этого процесса, среди которых удалось обнаружить лишь восемь таких элементарных столкновений (яркий пример выдающейся терпеливости, веры и целеустремленности). За эту и другие работы в области ядерной физики Блэккетт удостоен Нобелевской премии за 1948 год.

Теперь поведение ядра азота стало понятным для ученых. Когда ядро поглощает альфа-частицу, его массовое число возрастает с 14 до 18, а положительный заряд - с 7 до 9. Но, поскольку тут же происходит потеря протона, массовое число снижается до 17, а заряд- до 8. Таким образом, азот превращается в изотоп кис-лорода-17. Другими словами, Резерфорду в 1919 году удалось осуществить мечту алхимиков - превращение элементов, однако такой способ никому из них и не снился.

У альфа-частицы, как у исследовательского "снаряда", были ограниченные возможности, у нее не хватает энергии пробиться к ядрам более тяжелых элементов, чьи высокие положительные заряды легко отталкивают ее от себя. Но эту ядерную защиту удалось преодолеть с помощью других, более мощных средств.

 
« Пред.   След. »
Rambler's Top100