Müşahidə üsulları elementar hissəciklər
Elementar hissəciklər maddənin içindən keçərkən buraxdıqları izlər sayəsində müşahidə edilə bilər. İzlərin təbiəti bizə hissəciyin yükünün işarəsini, onun enerjisini, impulsunu və s. mühakimə etməyə imkan verir. Yüklənmiş hissəciklər yolları boyunca molekulların ionlaşmasına səbəb olur. Neytral hissəciklər iz buraxmır, lakin yüklü hissəciklərə parçalanma anında və ya hər hansı bir nüvə ilə toqquşma anında özlərini göstərə bilirlər. Buna görə də neytral hissəciklər onların yaratdığı yüklü hissəciklərin yaratdığı ionlaşma ilə də aşkar edilir.
İonlaşdırıcı hissəciklərin qeydiyyatı üçün istifadə olunan alətlər iki qrupa bölünür. Birinci qrupa hissəciyin keçidini qeyd edən və onun enerjisini mühakimə etməyə imkan verən qurğular daxildir. İkinci qrup iz aparatlarından, yəni maddədəki hissəciklərin izlərini müşahidə etməyə imkan verən cihazlardan ibarətdir. Qeyd alətlərinə ionlaşma kameraları və qaz-boşaltma sayğacları daxildir. Çerenkov sayğacları və sintillyasiya sayğacları geniş yayılmışdır.
Maddənin içərisindən uçan yüklü hissəcik təkcə ionlaşmaya deyil, həm də atomların həyəcanlanmasına səbəb olur. Normal vəziyyətinə qayıdan atomlar görünən işıq saçır. Yüklü hissəciklərin nəzərəçarpacaq dərəcədə işıq parıltısını (parıldama) həyəcanlandıran maddələrə fosfor deyilir. Fosfor həm üzvi, həm də qeyri-üzvi ola bilər.
Parıldayan sayğac fosfordan ibarətdir, ondan işıq xüsusi işıq bələdçisi vasitəsilə fotoçoğaltıcı boruya verilir. Fotomultiplikatorun çıxışında alınan impulslar sayılır. Pulsların amplitudası (işığın yanıb-sönməsinin intensivliyi ilə mütənasibdir) də müəyyən edilir ki, bu da aşkar edilmiş hissəciklər haqqında əlavə məlumat verir.
Sayğaclar çox vaxt qruplara birləşdirilir və işə salınır ki, yalnız bir neçə cihaz və ya onlardan yalnız biri tərəfindən eyni vaxtda qeydə alınan hadisələr qeydə alınsın. Birinci halda deyirlər ki, sayğaclar təsadüf sxeminə görə, ikincidə isə təsadüf əleyhinə sxemə görə işə salınır.
İzləmə alətlərinə bulud kameraları, qabarcıq kameraları, qığılcım kameraları və emulsiya kameraları daxildir.
Wilson otağı. Bu, 1912-ci ildə ingilis fiziki Çarlz Vilson tərəfindən yaradılmış cihazın adıdır. Uçan yüklü hissəciyin çəkdiyi ionların yolu bulud kamerasında görünür, çünki mayenin həddindən artıq doymuş buxarı ionların üzərində kondensasiya olunur. Cihaz davamlı olaraq deyil, dövrlərdə işləyir. Kameranın nisbətən qısa həssaslıq müddəti ölü vaxtla (100-1000 dəfə uzun) növbələşir, bu müddət ərzində kamera növbəti əməliyyat dövrünə hazırlaşır. Supersaturasiya kondensasiya olunmayan qazdan (helium, azot, arqon) və su buxarından, etil spirtindən və s.-dən ibarət olan işçi qarışığın kəskin (adiabatik) genişlənməsi nəticəsində yaranan qəfil soyutma nəticəsində əldə edilir. Eyni zamanda, stereoskopik (yəni ilə bir neçə nöqtə) kameranın iş həcminin şəklini çəkmək. Stereo fotoşəkillər qeydə alınmış hadisənin məkan şəklini yenidən yaratmağa imkan verir. Həssaslıq vaxtının ölü zamana nisbəti çox kiçik olduğu üçün bəzən kiçik bir ehtimalla hər hansı hadisə qeydə alınmazdan əvvəl on minlərlə şəkil çəkmək lazım gəlir. Nadir hadisələri müşahidə etmək ehtimalını artırmaq üçün genişlənmə mexanizminin işinə daxil olan hissəcik sayğacları tərəfindən idarə olunan idarə olunan bulud kameraları istifadə olunur. elektron dövrə, arzu olunan hadisəni vurğulayır.
Bubble kamerası. 1952-ci ildə D. A. Glezer tərəfindən ixtira edilmiş qabarcıq kamerasında həddindən artıq doymuş buxarlar şəffaf qızdırılmış maye ilə əvəz olunur (yəni, doymuş buxarlarının təzyiqindən az xarici təzyiq altında olan maye). Kameradan keçən ionlaşdırıcı hissəcik mayenin şiddətli qaynamasına səbəb olur, nəticədə hissəciyin izi buxar baloncukları zənciri ilə göstərilir - bir iz əmələ gəlir. Baloncuk kamerası, Wilson kamerası kimi, dövrlərdə işləyir. Kamera təzyiqin kəskin azalması (relyefi) ilə işə salınır, bunun nəticəsində işçi maye metastabil həddindən artıq qızmış vəziyyətə keçir. Maye hidrogen işçi maye kimi istifadə olunur, eyni zamanda onun içindən keçən hissəciklər üçün hədəf rolunu oynayır (bu halda aşağı temperatur tələb olunur).
Qığılcım kameraları. 1957-ci ildə Cranschau və de Beer, qığılcım kamerası adlanan yüklü hissəciklərin trayektoriyalarını qeyd etmək üçün bir cihaz hazırladılar. Qurğu bir-birinə paralel düz elektrodlar sistemindən ibarətdir, üzərinə metal folqa çəkilmiş çərçivələr şəklində və ya metal lövhələr şəklində hazırlanır. Elektrodlar biri vasitəsilə birləşdirilir. Bir qrup elektrod torpaqlanır, digərinə isə vaxtaşırı olaraq qısamüddətli (10 -7 saniyə davam edən) yüksək gərginlikli impuls (10-15 kV) verilir. Nəbz tətbiq edildiyi anda kameradan ionlaşdırıcı hissəcik uçarsa, onun yolu elektrodlar arasında sıçrayan qığılcımlar zənciri ilə qeyd olunacaq. Tədqiq olunan hissəciklərin kameranın iş həcmindən keçməsini qeydə alan təsadüf sxeminə uyğun olaraq işə salınan əlavə sayğacların köməyi ilə cihaz avtomatik işə düşür. İnert qazlarla doldurulmuş kameralarda elektrodlararası məsafə bir neçə santimetrə çata bilər. Əgər hissəciyin uçuş istiqaməti elektrodların normalı ilə 40°-dən çox olmayan bucaq əmələ gətirirsə, belə kameralarda boşalma hissəcik izi istiqamətində inkişaf edir.
Fotoemulsiya üsulu. Sovet fizikləri L.V.Mısovski və A.P.Jdanov elementar hissəcikləri qeyd etmək üçün ilk dəfə foto lövhələrdən istifadə etmişlər. Fotoqrafik emulsiyadan keçən yüklü hissəcik fotonlarla eyni təsirə səbəb olur. Buna görə də, boşqab emulsiyada inkişaf etdirildikdən sonra uçan hissəciyin görünən izi (iz) əmələ gəlir. Fotoqrafik lövhə metodunun dezavantajı emulsiya təbəqəsinin kiçik qalınlığı idi, bunun nəticəsində yalnız təbəqənin müstəvisinə paralel uçan hissəciklərin izləri alındı. Emulsiya kameralarında foto emulsiyanın ayrı-ayrı təbəqələrindən (substratsız) ibarət qalın paketlər (çəkisi bir neçə on kiloqrama qədər) şüalanmaya məruz qalır. Şüalanmadan sonra paket təbəqələrə sökülür, hər biri hazırlanır və mikroskop altında baxılır. Bir təbəqədən digərinə keçərkən hissəciyin keçdiyi yolu izləyə bilmək üçün paketi sökməzdən əvvəl rentgen şüalarından istifadə edərək bütün təbəqələrə eyni koordinat şəbəkəsi tətbiq edilir.
Dünyanın quruluşunun atomistik konsepsiyası
Atomun kvant modeli, atomun nüvəsinin yükü olmayan müsbət yüklü proton və neytronlardan ibarət olduğunu qəbul edir. Nüvə də öz növbəsində mənfi yüklü elektronlarla əhatə olunmuşdur...
Bu APPJ mənbəyinin ən sadə forması iki boru metal elektrodlu dielektrik borudan və onun içindən axan bir qədər nəcib qazdan (He, Ar) ibarətdir. Bunu nümayiş etdirmək üçün...
Yüksək enerjili vakuum plazma texnologiyası
APP (atmosfer təzyiqi plazması) diaqnostikasının aparılması üçün çoxlu üsullar mövcud deyil. Çox güclü vasitələrdən biri də ICCD (intensivləşdirilmiş interconnect device load) kamerasıdır...
Maye damcılarının buxarlanması və kondensasiyası proseslərinin öyrənilməsi
Fərdi hissəciklər sözdə xarakterizə olunur morfoloji xüsusiyyətləri: ölçü, sıxlıq, forma, quruluş, kimyəvi tərkib...
Qaranlıq maddə hissəciklərinin axtarışı
Peyklərdə aparılan təcrübələrdə kütləvi yüklü qaranlıq maddə hissəciklərinin akustik aşkarlanması Yüklü kütləvi qaranlıq maddə hissəciklərini aşkar etmək üçün radiasiya akustikası üsullarından istifadə edilməsi təklif olunur...
İnkişaf laboratoriya işi"Braun hərəkəti"
2.1 Broun hərəkəti üzrə işlərin təhlili “1 sentyabr” Fizika qəzeti 16/08 nömrəli “ Brown hərəkəti Rəqəmsal mikroskopun "gözləri ilə". Orada müəllif /Tsarkov İ.S./ Podolsk şəhərindəki 29 saylı Bələdiyyə Təhsil Müəssisəsinin orta məktəbinin təcrübəsindən bəhs edir...
Fəaliyyət potensialı mərhələləri. Radioaktiv şüalanma
Müxtəlif qeyd cihazları əsasən mühitin ionlaşmasına səbəb olan yüklü hissəcikləri öyrənməyə imkan verir, yəni. toqquşma zamanı onlar mühitin hissəciklərinin atomlarından bir elektron qopararaq ona Ei ionlaşma enerjisini verirlər. Bununla belə, yüksüz hissəciklər...
Kosmologiya və astrofizikanın fiziki əsasları
Elementar hissəciklərin növlərinin çoxluğu fiziklər qarşısında çətin suallar doğurdu: maddənin quruluşunun əsasında nə dayanır, ümumi sxem, sistematika varmı...
Elementar hissəciklər
Elementar hissəciklər
Elementar hissəciklər dedikdə, fizikanın hazırkı inkişaf səviyyəsində daxili quruluşunu digər hissəciklərin birləşməsi kimi təsəvvür etmək mümkün olmayan mikrohissəciklər başa düşülür...
Elementar hissəciklər
Alimləri adronların kvarklardan ibarət olması fikrinə nəyin gətirdiyini başa düşmək üçün əvvəlcə proton və neytronları atomun nüvəsinə nəyin bağladığını anlamalı və onlarla birlikdə maddənin dərinliklərinə doğru yola çıxmalısan...
Elementar hissəciklər
Nüvə qüvvələri
1932-ci ildə kosmik şüalanmada pozitron kəşf edildi, onun mövcudluğu hələ 1929-cu ildə Dirakın nəzəriyyəsi ilə proqnozlaşdırılırdı. Bu fakt çox əhəmiyyətli idi. böyük əhəmiyyət kəsb edir təkcə Dirakın nəzəriyyəsinin düzgünlüyünü təsdiqləmək üçün deyil, həm də ona görə ki...
Elementar hissəciklər maddənin içindən keçərkən buraxdıqları izlər sayəsində müşahidə edilə bilər. İzlərin təbiəti bizə hissəciyin yükünün işarəsini, onun enerjisini, impulsunu və s. mühakimə etməyə imkan verir. Yüklənmiş hissəciklər yolları boyunca molekulların ionlaşmasına səbəb olur. Neytral hissəciklər iz buraxmır, lakin yüklü hissəciklərə parçalanma anında və ya hər hansı bir nüvə ilə toqquşma anında özlərini göstərə bilirlər. Buna görə də neytral hissəciklər onların yaratdığı yüklü hissəciklərin yaratdığı ionlaşma ilə də aşkar edilir.
İonlaşdırıcı hissəciklərin qeydiyyatı üçün istifadə olunan alətlər iki qrupa bölünür. Birinci qrupa hissəciyin keçidini qeyd edən və onun enerjisini mühakimə etməyə imkan verən qurğular daxildir. İkinci qrup iz aparatlarından, yəni maddədəki hissəciklərin izlərini müşahidə etməyə imkan verən cihazlardan ibarətdir.
Səsyazma cihazları
Qeyd cihazları daxildir ionlaşma kameraları Və qaz sayğacları. Geniş yayılmış Cherenkov hesablaşır Və parıldayan sayğaclar.
Maddənin içərisindən uçan yüklü hissəcik təkcə ionlaşmaya deyil, həm də atomların həyəcanlanmasına səbəb olur. Normal vəziyyətinə qayıdan atomlar görünən işıq saçır. Yüklü hissəciklərin nəzərəçarpacaq dərəcədə işıq parıltısını (parıldama) həyəcanlandıran maddələrə fosfor deyilir. Fosfor həm üzvi, həm də qeyri-üzvi ola bilər.
Parıldayan sayğac fosfordan ibarətdir, ondan işıq xüsusi işıq bələdçisi vasitəsilə fotoçoğaltıcı boruya verilir. Fotomultiplikatorun çıxışında alınan impulslar sayılır. Pulsların amplitudası (işığın yanıb-sönməsinin intensivliyi ilə mütənasibdir) də müəyyən edilir ki, bu da aşkar edilmiş hissəciklər haqqında əlavə məlumat verir.
Sayğaclar çox vaxt qruplara birləşdirilir və işə salınır ki, yalnız bir neçə cihaz və ya onlardan yalnız biri tərəfindən eyni vaxtda qeydə alınan hadisələr qeydə alınsın. Birinci halda deyirlər ki, sayğaclar təsadüf sxeminə görə, ikincidə isə təsadüf əleyhinə sxemə görə işə salınır.
İzləmə cihazları
İzləmə alətlərinə bulud kameraları, qabarcıq kameraları, qığılcım kameraları və emulsiya kameraları daxildir.
Wilson otağı. Bu, 1912-ci ildə ingilis fiziki Çarlz Vilson tərəfindən yaradılmış cihazın adıdır. Uçan yüklü hissəciyin çəkdiyi ionların yolu bulud kamerasında görünür, çünki mayenin həddindən artıq doymuş buxarı ionların üzərində kondensasiya olunur. Cihaz davamlı olaraq deyil, dövrlərdə işləyir. Nisbətən qısa Kameranın həssaslıq müddəti ölü vaxtla (100-1000 dəfə uzun) növbə ilə dəyişir, bu müddət ərzində kamera növbəti əməliyyat dövrünə hazırlaşır. Supersaturasiya kondensasiya olunmayan qazdan (helium, azot, arqon) və su buxarından, etil spirtindən və s.-dən ibarət olan işçi qarışığın kəskin (adiabatik) genişlənməsi nəticəsində yaranan qəfil soyutma nəticəsində əldə edilir. Eyni zamanda, stereoskopik (yəni ilə bir neçə nöqtə) kameranın iş həcminin şəklini çəkmək. Stereo fotoşəkillər qeydə alınmış hadisənin məkan şəklini yenidən yaratmağa imkan verir. Həssaslıq vaxtının ölü zamana nisbəti çox kiçik olduğu üçün bəzən kiçik bir ehtimalla hər hansı hadisə qeydə alınmazdan əvvəl on minlərlə şəkil çəkmək lazım gəlir. Nadir hadisələri müşahidə etmək ehtimalını artırmaq üçün genişlənmə mexanizminin işləməsi arzu olunan hadisəni təcrid edən elektron dövrəyə daxil olan hissəcik sayğacları tərəfindən idarə olunan idarə olunan bulud kameralarından istifadə olunur.
Bubble kamerası. 1952-ci ildə D. A. Glezer tərəfindən ixtira edilmiş qabarcıq kamerasında həddindən artıq doymuş buxarlar şəffaf qızdırılmış maye ilə əvəz olunur (yəni, doymuş buxarlarının təzyiqindən az xarici təzyiq altında olan maye). Kameradan keçən ionlaşdırıcı hissəcik mayenin şiddətli qaynamasına səbəb olur, nəticədə hissəciyin izi buxar baloncukları zənciri ilə göstərilir - bir iz əmələ gəlir. Baloncuk kamerası, Wilson kamerası kimi, dövrlərdə işləyir. Kamera təzyiqin kəskin azalması (relyefi) ilə işə salınır, bunun nəticəsində işçi maye metastabil həddindən artıq qızmış vəziyyətə keçir. Maye hidrogen işçi maye kimi istifadə olunur, eyni zamanda onun içindən keçən hissəciklər üçün hədəf rolunu oynayır (bu halda aşağı temperatur tələb olunur).
Qığılcım kameraları. 1957-ci ildə Cranshaw və de Beer, qığılcım kamerası adlanan yüklü hissəciklərin trayektoriyalarını qeyd etmək üçün bir cihaz hazırladılar. Qurğu bir-birinə paralel düz elektrodlar sistemindən ibarətdir, onların üzərinə metal folqa çəkilmiş çərçivələr şəklində və ya metal lövhələr şəklində hazırlanır. Elektrodlar biri vasitəsilə birləşdirilir. Bir qrup elektrod torpaqlanır, digəri isə vaxtaşırı qısamüddətli (10-7 saniyə davam edən) ilə təchiz edilir. ) yüksək gərginlikli impuls (10-- 15 kV). Nəbz tətbiq edildiyi anda kameradan ionlaşdırıcı hissəcik uçarsa, onun yolu elektrodlar arasında sıçrayan qığılcımlar zənciri ilə qeyd olunacaq. Tədqiq olunan hissəciklərin kameranın iş həcmindən keçməsini qeydə alan təsadüf sxeminə uyğun olaraq işə salınan əlavə sayğacların köməyi ilə cihaz avtomatik işə düşür. İnert qazlarla doldurulmuş kameralarda elektrodlararası məsafə bir neçə santimetrə çata bilər. Əgər hissəciyin uçuş istiqaməti elektrodların normalı ilə 40°-dən çox olmayan bucaq əmələ gətirirsə, belə kameralarda boşalma hissəcik izi istiqamətində inkişaf edir.
Fotoemulsiya üsulu. Sovet fizikləri L.V.Mısovski və A.P.Jdanov elementar hissəcikləri qeyd etmək üçün ilk dəfə foto lövhələrdən istifadə etmişlər. Fotoqrafik emulsiyadan keçən yüklü hissəcik fotonlarla eyni təsirə səbəb olur. Buna görə də, boşqab emulsiyada inkişaf etdirildikdən sonra uçan hissəciyin görünən izi (iz) əmələ gəlir. Fotoqrafik lövhə metodunun dezavantajı emulsiya təbəqəsinin kiçik qalınlığı idi, bunun nəticəsində yalnız təbəqənin müstəvisinə paralel uçan hissəciklərin izləri alındı. Emulsiya kameralarında foto emulsiyanın ayrı-ayrı təbəqələrindən (substratsız) ibarət qalın paketlər (çəkisi bir neçə on kiloqrama qədər) şüalanmaya məruz qalır. Şüalanmadan sonra paket təbəqələrə sökülür, hər biri hazırlanır və mikroskop altında baxılır. Bir təbəqədən digərinə keçərkən hissəciyin keçdiyi yolu izləyə bilmək üçün paketi sökməzdən əvvəl rentgen şüalarından istifadə edərək bütün təbəqələrə eyni koordinat şəbəkəsi tətbiq edilir.
>> Elementar hissəciklərin müşahidəsi və qeydə alınması üsulları
Fəsil 13. ATOM NÜVƏSİNİN FİZİKASI
Atom nüvəsi və elementar hissəciklər ifadələri artıq bir neçə dəfə qeyd edilmişdir. Bilirsiniz ki, atom nüvədən və elektronlardan ibarətdir. Atom nüvəsinin özü elementar hissəciklərdən, neytronlardan və protonlardan ibarətdir. Atom nüvələrinin quruluşunu və çevrilməsini öyrənən fizikanın bölməsi nüvə fizikası adlanır. Əvvəlcə nüvə fizikası ilə elementar hissəciklər fizikası arasında heç bir bölgü yox idi. Fiziklər nüvə proseslərini öyrənərkən elementar hissəciklər dünyasının müxtəlifliyi ilə qarşılaşdılar. Elementar hissəciklər fizikasının müstəqil tədqiqat sahəsinə ayrılması təxminən 1950-ci ildə baş verdi. Bu gün fizikanın iki müstəqil qolu var: onlardan birinin məzmunu atom nüvələrinin öyrənilməsi, digərinin məzmunu isə atom nüvələrinin öyrənilməsidir. elementar hissəciklərin təbiəti, xassələri və qarşılıqlı çevrilmələri.
§ 97 MÜŞAHİDƏ VƏ QEYDİYYAT Üsulları
Əvvəlcə atom nüvəsinin və elementar hissəciklərin fizikasının yarandığı və inkişaf etməyə başladığı cihazlarla tanış olaq. Bunlar nüvələrin və elementar hissəciklərin toqquşmalarını və qarşılıqlı çevrilmələrini qeyd etmək və öyrənmək üçün cihazlardır. İnsanlara verənlər onlardır zəruri məlumatlar mikrokosmos haqqında.
Elementar hissəcikləri qeyd edən cihazların iş prinsipi. Elementar hissəcikləri və ya hərəkət edən atom nüvələrini aşkar edən hər hansı cihaz çəkic əyilmiş yüklü silaha bənzəyir. Silahın tətiyinə basarkən az miqdarda qüvvə sərf olunan səylə müqayisə olunmayan bir təsirə səbəb olur - atış.
Qeyd cihazı qeyri-sabit vəziyyətdə ola bilən az və ya çox mürəkkəb makroskopik sistemdir. Keçən bir hissəciyin yaratdığı kiçik bir pozğunluqla sistemin yeni, daha sabit bir vəziyyətə keçməsi prosesi başlayır. Bu proses hissəciyi qeydə almağa imkan verir. Hal-hazırda istifadədə olanlar çoxdur müxtəlif üsullar hissəciklərin qeydiyyatı.
Təcrübənin məqsədlərindən və onun aparıldığı şəraitdən asılı olaraq, bir-birindən əsas xüsusiyyətlərinə görə fərqlənən müəyyən qeyd aparatlarından istifadə olunur.
Qaz-boşaltma Geiger sayğacı. Geiger sayğacı hissəciklərin avtomatik sayılması üçün ən vacib cihazlardan biridir.
Sayğac (şəkil 13.1) içəridən metal təbəqə (katod) ilə örtülmüş şüşə borudan və borunun oxu (anod) boyunca uzanan nazik metal sapdan ibarətdir. Boru qazla, adətən arqonla doldurulur. Sayğac zərbə ionlaşması əsasında işləyir. Qaz vasitəsilə uçan yüklü hissəcik (elektron, -hissəcik və s.) atomlardan elektronları çıxarır və müsbət ionlar və sərbəst elektronlar yaradır. Anod və katod arasındakı elektrik sahəsi (onlara yüksək gərginlik tətbiq olunur) elektronları təsir ionlaşmasının başladığı enerjilərə qədər sürətləndirir. İonların uçqunu baş verir və sayğacdan keçən cərəyan kəskin şəkildə artır. Bu halda, qeyd cihazına qidalanan yük rezistoru R üzərində bir gərginlik impulsu yaranır.
Sayğacın ona dəyən növbəti hissəciyi qeyd etməsi üçün uçqun atqısı söndürülməlidir. Bu avtomatik olaraq baş verir. Bu anda cari nəbz göründüyündən, yük rezistoru R üzərində gərginlik düşməsi böyükdür, anod və katod arasındakı gərginlik kəskin şəkildə azalır - axıdılması dayanacaq qədər.
Geiger sayğacı əsasən elektronların və -kvantların (fotonların yüksək enerji).
Hazırda eyni prinsiplərlə işləyən sayğaclar yaradılıb.
Wilson otağı. Sayğaclar yalnız onlardan keçən hissəciyin faktını qeydə almağa və onun bəzi xüsusiyyətlərini qeyd etməyə imkan verir. 1912-ci ildə yaradılmış bulud kamerasında sürətli yüklü hissəcik birbaşa müşahidə oluna və ya fotoşəkil çəkilə bilən iz buraxır. Bu cihazı mikrodünyaya, yəni elementar hissəciklər və onlardan ibarət sistemlər dünyasına pəncərə adlandırmaq olar.
Bulud kamerasının iş prinsipi su damcılarının əmələ gəlməsi üçün həddindən artıq doymuş buxarın ionlar üzərində kondensasiyasına əsaslanır. Bu ionlar onun trayektoriyası boyunca hərəkət edən yüklü hissəcik tərəfindən yaradılır.
Bulud kamerası doymağa yaxın su və ya spirt buxarı ilə doldurulmuş hermetik şəkildə bağlanmış qabdır (şək. 13.2). Piston kəskin şəkildə aşağı salındıqda, altındakı təzyiqin azalması səbəbindən kameradakı buxar adiabatik olaraq genişlənir. Nəticədə, soyutma baş verir və buxar həddindən artıq doymuş olur. Bu, buxarın qeyri-sabit vəziyyətidir: qabda kondensasiya mərkəzləri görünsə, asanlıqla kondensasiya olunur. Mərkəzlər
kondensasiya kameranın iş yerində uçan hissəcik tərəfindən əmələ gələn ionlara çevrilir. Əgər hissəcik buxar genişləndikdən dərhal sonra kameraya daxil olarsa, onun yolunda su damcıları görünür. Bu damcılar uçan hissəciyin görünən izini - izi əmələ gətirir (şək. 13.3). Sonra kamera orijinal vəziyyətinə qaytarılır və ionlar çıxarılır elektrik sahəsi. Kameranın ölçüsündən asılı olaraq, iş rejimini bərpa etmək vaxtı bir neçə saniyədən on dəqiqəyə qədər dəyişir.
Bulud kamera izlərinin təqdim etdiyi məlumat sayğacların təmin edə biləcəyindən daha zəngindir. Trasın uzunluğundan siz hissəciyin enerjisini, yolun vahid uzunluğuna düşən damcıların sayından isə onun sürətini təyin edə bilərsiniz. Bir hissəciyin izi nə qədər uzun olsa, onun enerjisi bir o qədər çox olar. Və yolun vahid uzunluğuna nə qədər çox su damcısı əmələ gəlirsə, onun sürəti bir o qədər aşağı olur. Daha yüksək yüklü hissəciklər daha qalın bir iz buraxır.
Sovet fizikləri P. L. Kapitsa və D. V. Skobeltsyn bulud kamerasını vahid maqnit sahəsində yerləşdirməyi təklif etdilər.
Bir maqnit sahəsi hərəkət edən yüklü hissəcikə müəyyən bir qüvvə ilə (Lorentz qüvvəsi) təsir edir. Bu qüvvə zərrəciyin trayektoriyasını onun sürət modulunu dəyişmədən əyir. Hissəciyin yükü nə qədər çox olarsa və kütləsi nə qədər az olarsa, yolun əyriliyi də bir o qədər böyük olar. Yolun əyriliyindən hissəciyin yükünün kütləsinə nisbətini müəyyən etmək olar. Bu kəmiyyətlərdən biri məlumdursa, digərini hesablamaq olar. Məsələn, bir hissəciyin yükündən və onun izinin əyriliyindən hissəciyin kütləsini tapmaq olar.
Bubble kamerası. 1952-ci ildə amerikalı alim D.Glaser hissəciklərin izlərini aşkar etmək üçün həddindən artıq qızdırılan mayedən istifadə etməyi təklif etdi. Belə bir mayedə sürətli yüklü hissəciyin hərəkəti zamanı əmələ gələn ionlarda (buxarlanma mərkəzləri) görünən iz verən buxar qabarcıqları yaranır. Bu tip kameralar qabarcıq kameralar adlanırdı.
İlkin vəziyyətdə, kameradakı maye altındadır yüksək təzyiq, mayenin temperaturunun atmosfer təzyiqində qaynama nöqtəsindən bir qədər yüksək olmasına baxmayaraq, onu qaynamadan qorumaq. Təzyiqdə kəskin azalma ilə maye həddindən artıq istiləşir və qısa müddət ərzində qeyri-sabit vəziyyətdə olacaq. Bu xüsusi zamanda uçan yüklü hissəciklər buxar baloncuklarından ibarət izlərin görünüşünə səbəb olur (Şəkil 1.4.4). Və istifadə olunan mayelər əsasən maye hidrogen və propandır. Baloncuk kamerasının işləmə dövrü qısadır - təxminən 0,1 s.
Baloncuk kamerasının Wilson kamerasından üstünlüyü işləyən maddənin daha yüksək sıxlığı ilə bağlıdır. Nəticədə hissəciklərin yolları kifayət qədər qısa olur və hətta yüksək enerjili hissəciklər də kamerada ilişib qalır. Bu, bir hissəciyin bir sıra ardıcıl çevrilmələrini və onun yaratdığı reaksiyaları müşahidə etməyə imkan verir.
Bulud kamerası və qabarcıq kamera izləri hissəciklərin davranışı və xassələri haqqında əsas məlumat mənbələrindən biridir.
Elementar hissəciklərin izlərini müşahidə etmək güclü təəssürat yaradır və mikrokosmosla birbaşa təmas hissi yaradır.
Qalın qatlı fotoqrafiya emulsiyaları üsulu. Hissəcikləri aşkar etmək üçün bulud kameraları və qabarcıq kameraları ilə yanaşı qalın qatlı foto emulsiyalardan istifadə olunur. Sürətli yüklü hissəciklərin fotoqrafiya lövhəsinin emulsiyasına ionlaşdırıcı təsiri fransız fiziki A.Bekkerelə 1896-cı ildə radioaktivliyi kəşf etməyə imkan verdi. Fotoemulsiya üsulu sovet fizikləri L. V. Mysovski, Q. B. Jdanov və başqaları tərəfindən işlənib hazırlanmışdır.
Fotoqrafik emulsiya gümüş bromidin çoxlu sayda mikroskopik kristallarını ehtiva edir. Kristala nüfuz edən sürətli yüklü hissəcik ayrı-ayrı brom atomlarından elektronları çıxarır. Belə kristalların zənciri gizli təsviri əmələ gətirir. İnkişaf etdikdə bu kristallarda metal gümüş bərpa olunur və gümüş dənələri zənciri hissəcik izi əmələ gətirir (şək. 13.5). Yolun uzunluğu və qalınlığı hissəciyin enerjisini və kütləsini qiymətləndirmək üçün istifadə edilə bilər.
Fotoqrafiya emulsiyasının yüksək sıxlığına görə izlər çox qısadır (radioaktiv elementlər tərəfindən buraxılan hissəciklər üçün təxminən 10 -3 sm), lakin fotoşəkil çəkərkən onları böyütmək olar.
Fotoqrafik emulsiyaların üstünlüyü ondan ibarətdir ki, ekspozisiya müddəti istənilən qədər uzun ola bilər. Bu, nadir hadisələri qeyd etməyə imkan verir. Fotoemulsiyaların yüksək dayanma gücünə görə hissəciklər və nüvələr arasında müşahidə olunan maraqlı reaksiyaların sayının artması da vacibdir.
Elementar zərrəcikləri qeyd edən bütün cihazlar haqqında danışmamışıq. Nadir və qısamüddətli hissəcikləri aşkar etmək üçün müasir alətlər çox mürəkkəbdir. Onların yaradılmasında yüzlərlə insan iştirak edir.
1. Bulud kamerasından istifadə edərək yüksüz hissəcikləri qeydiyyata almaq mümkündürmü?
2. Bubble kameranın Wilson kamerasına nisbətən hansı üstünlükləri var!
Elementar hissəciklərin qeydə alınması üsulları
1) Qaz-boşaltma Geiger sayğacı
Geiger sayğacı avtomatik hissəciklərin sayılması üçün ən vacib cihazlardan biridir.
Sayğac içəridən metal təbəqə (katod) ilə örtülmüş şüşə borudan və borunun oxu (anod) boyunca uzanan nazik metal sapdan ibarətdir.
Boru qazla, adətən arqonla doldurulur. Sayğac zərbə ionlaşması əsasında işləyir. Qaz vasitəsilə uçan yüklü hissəcik (elektron, £-hissəcik və s.) atomlardan elektronları çıxarır və müsbət ionlar və sərbəst elektronlar yaradır. Anod və katod arasındakı elektrik sahəsi (onlara yüksək gərginlik tətbiq olunur) elektronları təsir ionlaşmasının başladığı enerjiyə qədər sürətləndirir. İonların uçqunu baş verir və sayğacdan keçən cərəyan kəskin şəkildə artır. Bu halda, qeyd cihazına qidalanan yük rezistoru R üzərində bir gərginlik impulsu yaranır. Sayğacın ona dəyən növbəti hissəciyi qeyd etməsi üçün uçqun atqısı söndürülməlidir. Bu avtomatik olaraq baş verir. Bu anda cari nəbz göründüyündən, axıdma rezistoru R-də gərginlik düşməsi böyükdür, anod və katod arasındakı gərginlik kəskin şəkildə azalır - axıdılması dayanacaq qədər.
Geiger sayğacı əsasən elektronların və Y-kvantaların (yüksək enerjili fotonların) qeydə alınması üçün istifadə olunur, lakin Y-kvantları aşağı ionlaşma qabiliyyətinə görə birbaşa qeyd olunmur. Onları aşkar etmək üçün borunun daxili divarı Y-kvantlarının elektronları yıxdığı bir materialla örtülmüşdür.
Sayğac ona daxil olan demək olar ki, bütün elektronları qeyd edir; Y-kvanta gəldikdə, o, təxminən yüz Y kvantından yalnız birini qeyd edir. Ağır hissəciklərin (məsələn, £-hissəciklərinin) qeydiyyatı çətindir, çünki sayğacda bu hissəciklər üçün şəffaf olan kifayət qədər nazik "pəncərə" etmək çətindir.
2) Bulud kamerası
Bulud kamerasının hərəkəti su damcılarının əmələ gəlməsi üçün həddindən artıq doymuş buxarın ionlar üzərində kondensasiyasına əsaslanır. Bu ionlar onun trayektoriyası boyunca hərəkət edən yüklü hissəcik tərəfindən yaradılır.
Cihaz, düz şüşə qapaq ilə örtülmüş bir piston 1 (şəkil 2) olan silindrdir 2. Silindrdə su və ya spirtin doymuş buxarları var. Tədqiq olunan radioaktiv preparat 3 kameranın iş həcmində ionlar əmələ gətirən kameraya daxil edilir. Piston kəskin şəkildə aşağı düşdükdə, yəni. Adiabatik genişlənmə zamanı buxar soyuyur və həddindən artıq doymuş olur. Bu vəziyyətdə buxar asanlıqla kondensasiya olunur. Kondensasiya mərkəzləri həmin vaxt uçan hissəciyin əmələ gətirdiyi ionlara çevrilir. Kamerada dumanlı cığır (yol) belə görünür (şək. 3), onu müşahidə etmək və fotoşəkil çəkmək olar. Tras saniyənin onda biri üçün mövcuddur. Pistonu ilkin vəziyyətinə qaytarmaqla və ionları elektrik sahəsi ilə çıxarmaqla, adiabatik genişlənmə yenidən həyata keçirilə bilər. Beləliklə, kamera ilə təcrübələr dəfələrlə aparıla bilər.
Kamera elektromaqnit qütbləri arasında yerləşdirilirsə, kameranın hissəciklərin xüsusiyyətlərini öyrənmək imkanları əhəmiyyətli dərəcədə genişlənir. Bu vəziyyətdə, Lorentz qüvvəsi hərəkət edən hissəcik üzərində hərəkət edir ki, bu da hissəciyin yükünün dəyərini və trayektoriyanın əyriliyindən onun impulsunu təyin etməyə imkan verir. Şəkil 4 elektron və pozitron izlərinin dekodlanmasının mümkün variantını göstərir. İnduksiya vektoru B maqnit sahəsi rəsmdən kənarda rəsm müstəvisinə perpendikulyar yönəldilmişdir. Pozitron sola, elektron isə sağa əyilir.
3) Bubble kamerası
Bir bulud kamerasından fərqlənir ki, kameranın iş həcmində həddindən artıq doymuş buxarlar həddindən artıq qızdırılan maye ilə əvəz olunur, yəni. doymuş buxar təzyiqindən az təzyiq altında olan maye.
Belə bir mayenin içərisindən uçan bir hissəcik buxar baloncuklarının görünüşünə səbəb olur və bununla da bir iz əmələ gətirir (şək. 5).
İlkin vəziyyətdə, piston mayeni sıxır. Təzyiqdə kəskin azalma ilə mayenin qaynama nöqtəsi temperaturdan azdır mühit.
Maye qeyri-sabit (həddindən artıq qızmış) vəziyyətə düşür. Bu, hissəciyin yolu boyunca baloncukların görünüşünü təmin edir. İşçi qarışığı kimi hidrogen, ksenon, propan və bəzi digər maddələr istifadə olunur.
Baloncuk kamerasının Wilson kamerasından üstünlüyü işləyən maddənin daha yüksək sıxlığı ilə bağlıdır. Nəticədə hissəciklərin yolları kifayət qədər qısa olur və hətta yüksək enerjili hissəciklər də kamerada ilişib qalır. Bu, bir hissəciyin bir sıra ardıcıl çevrilmələrini və onun yaratdığı reaksiyaları müşahidə etməyə imkan verir.
4) Qalın təbəqəli emulsiyaların üsulu
Hissəcikləri aşkar etmək üçün bulud kameraları və qabarcıq kameraları ilə birlikdə qalın qatlı foto emulsiyalardan istifadə olunur. Sürətli yüklü hissəciklərin fotoplitənin emulsiyasına ionlaşdırıcı təsiri. Fotoqrafik emulsiya gümüş bromidin çoxlu sayda mikroskopik kristallarını ehtiva edir.
Kristala nüfuz edən sürətli yüklü hissəcik ayrı-ayrı brom atomlarından elektronları çıxarır. Belə kristalların zənciri gizli təsviri əmələ gətirir. Bu kristallarda metal gümüş göründükdə, gümüş dənələri zənciri hissəcik izi əmələ gətirir.
Yolun uzunluğu və qalınlığı hissəciyin enerjisini və kütləsini qiymətləndirmək üçün istifadə edilə bilər. Fotoqrafiya emulsiyasının yüksək sıxlığına görə, izlər çox qısadır, lakin fotoşəkil çəkərkən onları böyütmək olar. Fotoqrafik emulsiyanın üstünlüyü ondan ibarətdir ki, ekspozisiya müddəti istənilən qədər uzun ola bilər. Bu, nadir hadisələri qeyd etməyə imkan verir. Fotoemulsiyanın yüksək dayanma gücünə görə hissəciklər və nüvələr arasında müşahidə olunan maraqlı reaksiyaların sayının artması da vacibdir.
İndiyə qədər hadisələrdə hər bir belə hissəcik özünü vahid bir bütöv kimi aparır. Elementar hissəciklər bir-birinə çevrilə bilər. Hal-hazırda elementar hissəciklər arasında dörd növ qarşılıqlı təsir məlumdur: güclü, elektromaqnit, zəif və qravitasiya (intensivliyin azalan ardıcıllığı ilə). Güclü qarşılıqlı əlaqə. Bu cür qarşılıqlı əlaqə başqa cür nüvə adlanır, çünki rabitə təmin edir...
... (dozimetrlər). Hüceyrə və molekulyar səviyyədə ionlaşdırıcı şüalanmanın bioloji təsirlərinin tədqiqi şüalanma enerjisinin maddənin mikrostrukturlarına ötürülməsini öyrənən mikrodozimetriyanın inkişafına səbəb oldu. Dozimetriya üsulları Təkamül prosesində insanlarda ionlaşdırıcı şüaları xüsusi olaraq qəbul edə bilən, görünməz, rəngsiz, qoxusuz, ...
Laboratoriya təcrübələrində və astronomik müşahidələrdə. Kosmokrofizikanın bu tərkib elementlərinin öz xüsusiyyətləri var, biz indi onları müzakirə etməyə davam edirik. 4. Kosmik şüalar Elementar hissəciklər fizikasının inkişafı kosmik şüalanmanın - kosmosun bütün istiqamətlərindən demək olar ki, izotrop şəkildə Yerə gələn şüalanmanın öyrənilməsi ilə sıx bağlıdır. İntensivlik ölçüləri...
Qaraciyərdən televiziya şousu və s. Maraqlı effektlər və dahiyanə həllər: insan radioaktivliyi, radioaktiv pendir, fotoşəkillərdə itkin şəkillərin bərpası, görünməyən insanların avtoqrafları. Fizikanın tədrisində axtarış və tədqiqat metodları Giriş Miflərdən sadə faktlara. Başlanğıcda dünyanı dərk etmək zərurəti dünyanı bütövlükdə izah etmək, dərhal cavablar almaq cəhdlərinə səbəb oldu...
Sayğac içəridən metal təbəqə (katod) ilə örtülmüş şüşə borudan və borunun oxu (anod) boyunca uzanan nazik metal sapdan ibarətdir. Boru qazla, adətən arqonla doldurulur. Qaz vasitəsilə uçan yüklü hissəcik (elektron, alfa hissəcik və s.) atomlardan elektronları çıxarır və müsbət ionlar və sərbəst elektronlar yaradır. Anod və katod arasındakı elektrik sahəsi elektronları təsir ionlaşmasının başladığı enerjilərə qədər sürətləndirir. İş prinsipi İonların uçqunu baş verir və sayğacdan keçən cərəyan kəskin şəkildə artır. Bu halda, qeyd cihazına qidalanan yük rezistoru R üzərində bir gərginlik impulsu yaranır.
Xüsusiyyətlər Sayğacın ona dəyən növbəti hissəciyi qeyd etməsi üçün uçqun atqısı söndürülməlidir. Bu avtomatik olaraq baş verir. Sayğac ona daxil olan demək olar ki, bütün elektronları qeyd edir; γ-kvanta gəlincə, o, təxminən yüz γ-kvantdan yalnız birini qeyd edir. Ağır hissəciklərin (məsələn, α-hissəciklərin) qeydiyyatı çətindir, çünki sayğacda bu hissəciklər üçün şəffaf olan kifayət qədər nazik "pəncərə" etmək çətindir.
Bulud kamerası 1912-ci ildə yaradılmış bulud kamerasında sürətli yüklü hissəcik birbaşa müşahidə oluna və ya fotoşəkil çəkilə bilən iz buraxır. Bu cihazı mikrodünyaya, yəni elementar hissəciklər və onlardan ibarət sistemlər dünyasına “pəncərə” adlandırmaq olar.
İş prinsipi Bulud kamerası doymağa yaxın su və ya spirt buxarı ilə doldurulmuş, hermetik şəkildə bağlanmış qabdır. Piston kəskin şəkildə aşağı salındıqda, pistonun altındakı təzyiqin azalması səbəbindən kameradakı buxar genişlənir. Nəticədə, soyutma baş verir və buxar həddindən artıq doymuş olur. Bu, buxarın qeyri-sabit vəziyyətidir: buxar asanlıqla kondensasiya olunur. Kondensasiya mərkəzləri kameranın iş yerində uçan hissəcik tərəfindən əmələ gələn ionlara çevrilir. Bir hissəcik genişlənmədən dərhal əvvəl və ya dərhal sonra kameraya daxil olarsa, onun yolu boyunca su damcıları görünür. Bu damcılar uçan hissəcik izinin görünən izini əmələ gətirir. Sonra kamera orijinal vəziyyətinə qayıdır və ionlar elektrik sahəsi ilə çıxarılır. Kameranın ölçüsündən asılı olaraq, iş rejimini bərpa etmək vaxtı bir neçə saniyədən on dəqiqəyə qədərdir.
Xüsusiyyətlər Trasın uzunluğu hissəciyin enerjisini təyin edə bilər və onun sürətini qiymətləndirmək üçün yolun vahid uzunluğuna düşən damcıların sayından istifadə etmək olar. Hissəciyin izi nə qədər uzun olsa, onun enerjisi bir o qədər çox olar. Və yolun vahid uzunluğuna nə qədər çox su damcısı əmələ gəlirsə, onun sürəti bir o qədər aşağı olur. Daha yüksək yüklü hissəciklər daha qalın bir iz buraxır. Bir maqnit sahəsi müəyyən bir qüvvə ilə hərəkət edən yüklü hissəciklərə təsir göstərir. Bu qüvvə hissəciyin trayektoriyasını əyir. Hissəciyin yükü nə qədər çox olarsa və kütləsi nə qədər az olarsa, yolun əyriliyi də bir o qədər böyük olar. Yolun əyriliyindən hissəciyin yükünün kütləsinə nisbətini müəyyən etmək olar.
İş prinsipi İlkin vəziyyətdə kameradakı maye yüksək təzyiq altındadır və bu, mayenin temperaturunun atmosfer təzyiqində qaynama nöqtəsindən yüksək olmasına baxmayaraq, onun qaynamasına mane olur. Təzyiqdə kəskin azalma ilə maye həddindən artıq istiləşir və qısa müddət ərzində qeyri-sabit vəziyyətdə olacaq. Bu zaman uçan yüklü hissəciklər buxar qabarcıqlarından ibarət izlərin yaranmasına səbəb olur. İstifadə olunan mayelər əsasən maye hidrogen və propandır.
Xüsusiyyətlər Flakonun kamerasının işləmə dövrü qısadır, təxminən 0,1 s. Baloncuk kamerasının Wilson kamerasından üstünlüyü işləyən maddənin daha yüksək sıxlığı ilə bağlıdır. Nəticədə hissəciklərin yolları kifayət qədər qısa olur və hətta yüksək enerjili hissəciklər də kamerada ilişib qalır. Bu, bir hissəciyin bir sıra ardıcıl çevrilmələrini və onun yaratdığı reaksiyaları müşahidə etməyə imkan verir.
Qalın qatlı foto emulsiyaların üsulu Sürətli yüklü zərrəciklərin fotoplitənin emulsiyasına ionlaşdırıcı təsiri fransız fiziki A.Bekkerelə 1896-cı ildə radioaktivliyi kəşf etməyə imkan verdi. Metod sovet fizikləri L.V.Mısovski, A.P.Jdanov və başqaları tərəfindən hazırlanmışdır.
İş prinsipi Foto emulsiya gümüş bromidin çoxlu sayda mikroskopik kristallarını ehtiva edir. Kristala nüfuz edən sürətli yüklü hissəcik ayrı-ayrı brom atomlarından elektronları çıxarır. Belə kristalların zənciri gizli təsviri əmələ gətirir. İnkişaf edildikdə, bu kristallarda metal gümüş azalır və gümüş taxılları zənciri hissəcik izi əmələ gətirir. Yolun uzunluğu və qalınlığı hissəciyin enerjisini və kütləsini qiymətləndirmək üçün istifadə edilə bilər.
Xüsusiyyətlər Foto emulsiyasının yüksək sıxlığına görə, izlər çox qısadır (radioaktiv elementlər tərəfindən buraxılan alfa hissəcikləri üçün sm sırasına görə), lakin fotoşəkil çəkildikdə onları böyütmək olar. Fotoqrafik emulsiyaların üstünlüyü ondan ibarətdir ki, ekspozisiya müddəti istənilən qədər uzun ola bilər. Bu, nadir hadisələri qeyd etməyə imkan verir. Fotoemulsiyaların yüksək dayanma gücünə görə hissəciklər və nüvələr arasında müşahidə olunan maraqlı reaksiyaların sayının artması da vacibdir.
