طرق المراقبة وتسجيل المواد الأولية

عداد جيجر

يستخدم لحساب عدد الجزيئات المشعة ( في الغالب الإلكترونات).

هذا عبارة عن أنبوب زجاجي مملوء بالغاز (الأرجون) وبداخله قطبان كهربائيان (الكاثود والأنود).
عندما يمر الجسيم، يحدث ذلك تأثير تأين الغازويحدث نبض تيار كهربائي.

مزايا:
- الاكتناز
- كفاءة
- أداء
- دقة عالية (10OO جسيمات/ثانية).

حيث تستخدم:
- تسجيل التلوث الإشعاعي على الأرض، في المباني، الملابس، المنتجات، الخ.
- في مرافق تخزين المواد المشعة أو مع المفاعلات النووية العاملة
- عند البحث عن رواسب الخام المشع (U، Th)

غرفة ويلسون

يخدم للمراقبة والتصويرآثار من مرور الجزيئات (المسارات).

يمتلئ الحجم الداخلي للغرفة بالكحول أو بخار الماء في حالة مفرطة التشبع:
عند خفض المكبس، ينخفض ​​الضغط داخل الحجرة وتنخفض درجة الحرارة، نتيجة للعملية الأديباتية، بخار مفرط.
بعد مرور الجسيم، تتكثف قطرات الرطوبة ويتشكل مسار - أثر مرئي.
عندما يتم وضع الكاميرا في مجال مغناطيسي، يمكن استخدام المسار لتحديد الطاقة والسرعة والكتلة وشحنة الجسيم.

يحدد طول المسار وسمكه وانحناءه في المجال المغناطيسي خصائص الجسيم المشع الطائر.
على سبيل المثال، ينتج جسيم ألفا مسارًا سميكًا مستمرًا،
بروتون - مسار رفيع،
الإلكترون - المسار المنقط.

غرفة الفقاعة

غرفة ويلسون البديل

عندما يتم خفض المكبس بشكل حاد، يمر السائل تحت ضغط عال إلى حالة محمومة. عندما يتحرك الجسيم بسرعة على طول المسار، تتشكل فقاعات بخار، أي. يغلي السائل، ويكون المسار مرئيًا.

المزايا على الغرفة السحابية:
- كثافة متوسطة عالية وبالتالي مسارات قصيرة
- تعلق الجزيئات في الحجرة ويمكن إجراء المزيد من المراقبة للجزيئات
- سرعة أكبر.

طريقة مستحلب الفيلم السميك

تستخدم لتسجيل الجزيئات
- يسمح لك بتسجيل الظواهر النادرة بسبب مدة التعرض الطويلة.

يحتوي مستحلب الصور على عدد كبير من البلورات الدقيقة بروميد الفضة.
الجسيمات الواردة تؤين سطح المستحلبات الضوئية. تتفكك بلورات AgBr تحت تأثير الجسيمات المشحونة، وعندما يتم تطويرها، يتم الكشف عن أثر مرور الجسيم - المسار.
وفقا لطول وسمك المساريمكن تحديد طاقة وكتلة الجزيئات.

تذكر موضوع "الفيزياء الذرية" للصف التاسع:

النشاط الإشعاعي.
التحولات الإشعاعية.
تكوين النواة الذرية. القوى النووية.
طاقة الاتصالات. خلل جماعي
انشطار نواة اليورانيوم.
التفاعل النووي المتسلسل.
مفاعل نووي.
رد فعل نووي حراري.

صفحات أخرى حول موضوع "الفيزياء الذرية" للصفوف 10-11:

ماذا نعرف عن الفيزياء؟

قال نيلز بور عام 1961: “في كل مرحلة، كان آينشتاين يتحدى العلم، ولولا هذه التحديات، لكان تطور فيزياء الكم قد تأخر لفترة طويلة”.
___

في عام 1943، اضطر نيلز بور، الفارين من الغزاة، إلى مغادرة كوبنهاغن. ولم يخاطر بأخذ شيء واحد له قيمة كبيرة معه، فقد أذابه في "الماء الملكي" وترك القارورة في المختبر. وبعد تحرير الدنمارك، عندما عاد، عزل من الحل ما حله، وبأمره تم إنشاء حل جديد ميدالية نوبل.
__

في عام 1933، في المختبر ترأس إرنست رذرفورد، تم بناء مسرع قوي لتلك الأوقات. كان العالم فخورًا جدًا بهذا التثبيت، وفي إحدى المرات، أثناء عرضه على أحد الزوار، قال: "هذا الشيء كلفنا الكثير. بهذه الأموال يمكنك دعم طالب دراسات عليا لمدة عام كامل! ولكن هل يمكن لأي طالب دراسات عليا أن يفعل ذلك في عام واحد؟ الكثير من الاكتشافات!»

• الصف الثاني عشر.

الغرض من الدرس:

• اشرح للطلاب هيكل ومبدأ تشغيل تجهيزات تسجيل ودراسة الجسيمات الأولية.

"ليس عليك أن تخاف من أي شيء، كل ما تحتاجه هو أن تفهم المجهول." ماري كوري. تحديث المعرفة الأساسية:

• ما هي "الذرة"؟
• ما هي أبعادها؟
• ما هو نموذج الذرة الذي اقترحه طومسون؟
• ما هو نموذج الذرة الذي اقترحه رذرفورد؟
• لماذا سمي نموذج رذرفورد "النموذج الكوكبي للبنية الذرية"؟
• ما هو هيكل النواة الذرية؟

موضوع الدرس:

• طرق مراقبة وتسجيل الجسيمات الأولية.

• الذرة "غير قابلة للتجزئة" (ديمقريطس).

• مركب

• مادة

• عالم مصغر

• عالم كبير

• com.megaworld

• الفيزياء الكلاسيكية

• فيزياء الكم

كيفية دراسة ومراقبة العالم الصغير؟

• مشكلة!

• مشكلة!

مشكلة:

• نبدأ في دراسة فيزياء النواة الذرية، والنظر في تحولاتها المختلفة والإشعاع النووي (المشع). ولهذا المجال من المعرفة أهمية علمية وعملية كبيرة.
• تلقت الأنواع المشعة من النوى الذرية العديد من التطبيقات في العلوم والطب والتكنولوجيا والزراعة.
• سننظر اليوم إلى الأجهزة وطرق التسجيل التي تتيح اكتشاف الجسيمات الدقيقة ودراسة تصادماتها وتحولاتها، أي أنها توفر جميع المعلومات حول العالم المصغر، وبناءً على ذلك، حول تدابير الحماية من الإشعاع.
• إنها تعطينا معلومات حول سلوك وخصائص الجسيمات: علامة وحجم الشحنة الكهربائية، وكتلة هذه الجسيمات، وسرعتها، وطاقتها، وما إلى ذلك. وبمساعدة أدوات التسجيل، تمكن العلماء من اكتساب المعرفة حول "العالم الصغير".

جهاز التسجيل هو نظام مجهري معقد قد يكون في حالة غير مستقرة. ومع اضطراب بسيط ناجم عن مرور جسيم، تبدأ عملية انتقال النظام إلى حالة جديدة أكثر استقرارًا. هذه العملية تجعل من الممكن تسجيل الجسيم.

• جهاز التسجيل هو نظام مجهري معقد قد يكون في حالة غير مستقرة. ومع اضطراب بسيط ناجم عن مرور جسيم، تبدأ عملية انتقال النظام إلى حالة جديدة أكثر استقرارًا. هذه العملية تجعل من الممكن تسجيل الجسيم.
• حاليًا، يتم استخدام العديد من طرق الكشف عن الجسيمات المختلفة.

• عداد جيجر

• غرفة ويلسون

• غرفة الفقاعة

• التصوير الفوتوغرافي

• المستحلبات

• التلألؤ
• طريقة

• طرق مراقبة وتسجيل الجسيمات الأولية

• غرفة الشرارة

• اعتمادا على أغراض التجربة والظروف التي يتم تنفيذها فيها، يتم استخدام أجهزة تسجيل معينة، تختلف عن بعضها البعض في خصائصها الرئيسية.

أثناء دراستك للمادة، سوف تملأ الجدول.

اسم الطريقة	مبدأ التشغيل	مزايا، عيوب	الغرض من هذا الجهاز

• استخدم F - الصف الثاني عشر، § 33، A.E.Maron، G.Ya. مياكيشيف، إي جي دوبيتسكايا

عداد جيجر:

• يعمل على حساب عدد الجسيمات المشعة (الإلكترونات بشكل رئيسي).

• هذا عبارة عن أنبوب زجاجي مملوء بالغاز (الأرجون) وبداخله قطبان كهربائيان (الكاثود والأنود). عندما يمر الجسيم، يحدث ذلك تأثير تأين الغازويحدث نبض تيار كهربائي.

• جهاز:

• غاية:

• مزايا:-1. الاكتناز -2. الكفاءة-3. الأداء-4. دقة عالية (10OO جزيئات/ثانية).

• الكاثود.

• أنبوب زجاجي

• حيث يتم استخدامه: - تسجيل التلوث الإشعاعي على الأرض، في المباني، الملابس، المنتجات، الخ. - في مرافق تخزين المواد المشعة أو مع المفاعلات النووية العاملة - عند البحث عن رواسب الخام المشع (اليورانيوم - اليورانيوم، الثوريوم - الثوريوم).

• عداد جيجر.

1882 الفيزيائي الألماني فيلهلم جيجر.

• 1882 الفيزيائي الألماني فيلهلم جيجر.

• أنواع مختلفة من عدادات جيجر.

غرفة ويلسون:

• يعمل على مراقبة وتصوير آثار مرور الجزيئات (المسارات).

• غاية:

• يمتلئ الحجم الداخلي للغرفة بالكحول أو بخار الماء في حالة مفرطة التشبع: عندما يتم خفض المكبس، ينخفض ​​​​الضغط داخل الغرفة وتنخفض درجة الحرارة، نتيجة لعملية ثابتة الحرارة، يتم تشكيل بخار مفرط التشبع. بعد مرور الجسيم، تتكثف قطرات الرطوبة ويتشكل مسار - أثر مرئي.

• طبق زجاجي

تم اختراع الجهاز عام 1912 على يد الفيزيائي الإنجليزي ويلسون لرصد وتصوير آثار الجسيمات المشحونة. حصل على جائزة نوبل عام 1927.

• تم اختراع الجهاز عام 1912 على يد الفيزيائي الإنجليزي ويلسون لرصد وتصوير آثار الجسيمات المشحونة. حصل على جائزة نوبل عام 1927.
• اقترح الفيزيائيان السوفييت بي إل كابيتسا ودي في سكوبلتسين وضع غرفة سحابية في مجال مغناطيسي موحد.

غاية:

• عند وضع الكاميرا في مجال مغناطيسي، يمكنك تحديد من المسار: الطاقة والسرعة والكتلة وشحنة الجسيم. حسب طول المسار وسمكه وحسب انحناءهفي المجال المغناطيسي يتم تحديدها خصائص الجسيمات المشعة العابرة. على سبيل المثال، 1. يعطي جسيم ألفا مسارًا سميكًا صلبًا، 2. البروتون - مسارًا رفيعًا، 3. الإلكترون - مسارًا منقطًا.

• مناظر مختلفة للغرف السحابية وصور فوتوغرافية لمسارات الجسيمات.

غرفة الفقاعة:

• غرفة ويلسون البديل.

• عندما ينخفض ​​المكبس بشكل حاد، فإن السائل تحت ضغط مرتفع يذهب إلى حالة محموما.عندما يتحرك الجسيم بسرعة على طول المسار، تتشكل فقاعات بخار، أي يغلي السائل ويصبح المسار مرئيًا.

• مزايا الحجرة السحابية: - 1. كثافة متوسطة عالية، وبالتالي مسارات قصيرة - 2. تعلق الجسيمات في الحجرة ويمكن إجراء المزيد من مراقبة الجسيمات -3. سرعة أكبر.

• 1952 د. جلاسر.

• مناظر مختلفة لغرفة الفقاعات وصور فوتوغرافية لمسارات الجسيمات.

طريقة مستحلب الفيلم السميك:

• العشرينات إل في ميسوفسكي، أ.ب. جدانوف.
• - يخدم لتسجيل الجزيئات - يسمح لك بتسجيل الظواهر النادرة بسبب وقت التعرض الطويل. يحتوي المستحلب الفوتوغرافي على عدد كبير من البلورات الدقيقة لبروميد الفضة. الجسيمات الواردة تؤين سطح المستحلبات الضوئية. تتفكك بلورات AgBr (بروميد الفضة) تحت تأثير الجزيئات المشحونة، وعندما يتم تطويرها، يتم الكشف عن أثر لمرور الجسيم - المسار. واستنادًا إلى طول المسار وسمكه، يمكن تحديد طاقة وكتلة الجسيمات.

الطريقة لها المزايا التالية:

• الطريقة لها المزايا التالية:
• 1. يمكنه تسجيل مسارات جميع الجسيمات المتطايرة عبر لوحة التصوير الفوتوغرافي خلال فترة المراقبة.
• 2. لوحة التصوير الفوتوغرافي جاهزة دائمًا للاستخدام (لا يتطلب المستحلب إجراءات تجعله في حالة صالحة للعمل).
• 3. يتمتع المستحلب بقدرة كبح كبيرة بسبب كثافته العالية.
• 4. يعطي أثرًا غير مختفي للجسيم، والذي يمكن بعد ذلك دراسته بعناية.

عيوب الطريقة: 1. المدة و2. تعقيد المعالجة الكيميائية للوحات التصوير الفوتوغرافي و3. والأهم من ذلك، أن فحص كل لوحة في مجهر قوي يستغرق الكثير من الوقت.

• عيوب الطريقة: 1. المدة و2. تعقيد المعالجة الكيميائية للوحات التصوير الفوتوغرافي و3. والأهم من ذلك، أن فحص كل لوحة في مجهر قوي يستغرق الكثير من الوقت.

طريقة التلألؤ

• تستخدم هذه الطريقة (رذرفورد) البلورات للتسجيل. يتكون الجهاز من وميض ومضاعف ضوئي ونظام إلكتروني.

"طرق تسجيل الجسيمات المشحونة." (فيديو).طرق تسجيل الجسيمات:

• طريقة التلألؤ

• طريقة التأين التأثير

• تكثيف البخار على الأيونات

• طريقة مستحلب الفيلم السميك

• الجسيمات التي تسقط على شاشة مغطاة بطبقة خاصة تسبب ومضات يمكن ملاحظتها باستخدام المجهر.

• عداد جيجر لتصريف الغاز

• غرفة ويلسون وغرفة الفقاعة

• يؤين سطح المستحلبات الضوئية

• دعونا نكرر:

انعكاس:

• 1. ما موضوع الدرس الذي درسناه اليوم؟
• 2 ما الأهداف التي وضعناها قبل دراسة الموضوع؟
• 3. هل حققنا هدفنا؟
• 4. ما معنى الشعار الذي اتخذناه في درسنا؟
• 5. هل فهمت موضوع الدرس ولماذا تعرفنا عليه؟

ملخص الدرس:

• 1. نتحقق من عملك معًا باستخدام الجدول ونقيمه معًا ونمنحك درجة مع مراعاة عملك في الدرس.

كتب مستخدمة:

• 1. موارد الإنترنت.
• 2. F - الصف الثاني عشر، A. E. Myakishev، G.Ya Myakishev، E. G. Dubitskaya.

مصادر الجسيمات الأولية

لدراسة الجسيمات الأولية، مصادرها مطلوبة. قبل إنشاء المسرعات، تم استخدام العناصر المشعة الطبيعية والأشعة الكونية كمصادر من هذا القبيل. تحتوي الأشعة الكونية على جسيمات أولية ذات طاقات مختلفة جدًا، بما في ذلك تلك التي لا يمكن الحصول عليها صناعيًا اليوم. عيب الأشعة الكونية كمصدر للجسيمات عالية الطاقة هو وجود عدد قليل جدًا من هذه الجسيمات. ظهور جسيم عالي الطاقة في مجال رؤية الجهاز يكون عشوائياً.

تنتج مسرعات الجسيمات تيارات من الجسيمات الأولية التي لها نفس القدر من الطاقة. هناك أنواع مختلفة من المسرعات: بيتاترون، سيكلوترون، معجل خطي.

يقع بالقرب من جنيف، وتمتلك المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN*) أكبر مسرع للجسيمات حتى الآن، وقد تم بناؤه في نفق دائري تحت الأرض على عمق 100 متر، ويبلغ الطول الإجمالي للنفق 27 كم. (يبلغ قطر الحلقة حوالي 8.6 كم). وكان من المفترض أن يتم إطلاق المصادم الفائق وفقًا للبرنامج في عام 2007. وسيتم تبريد حوالي 4000 طن من المعدن إلى درجة حرارة لا تتجاوز درجتين فوق الصفر المطلق. ونتيجة لذلك، سيتدفق تيار قدره 1.8 مليون أمبير عبر الكابلات فائقة التوصيل دون أي خسائر تقريبًا.

تعتبر مسرعات الجسيمات هياكل فخمة لدرجة أنها تسمى أهرامات القرن العشرين.

* يأتي اختصار CERN من اللغة الفرنسية. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (المجلس الأوروبي للأبحاث النووية). في اللغة الروسية عادة ما يستخدم اختصار CERN.

طرق تسجيل الجسيمات الأولية

1. عدادات الوميض

في البداية، تم استخدام شاشات الإنارة لتسجيل الجسيمات الأولية - وهي شاشات مطلية بمادة خاصة، الفوسفور، قادرة على تحويل الطاقة التي تمتصها إلى إشعاع ضوئي (luminesce). عندما يضرب جسيم أولي مثل هذه الشاشة، فإنه يعطي وميضًا ضعيفًا، ضعيفًا جدًا بحيث لا يمكن ملاحظته إلا في الظلام الدامس. كان من الضروري التحلي بقدر لا بأس به من الصبر والاهتمام من أجل الجلوس في ظلام دامس وحساب عدد الومضات التي لاحظتها بالساعات.

في عداد الوميض الحديث، يتم حساب الومضات تلقائيًا. يتكون العداد من وميض ومضاعف ضوئي وأجهزة إلكترونية لتضخيم وحساب النبضات.

يقوم جهاز التلألؤ بتحويل طاقة الجسيم إلى كمات ضوئية مرئية.

تدخل الكمات الضوئية في أنبوب مضاعف ضوئي، والذي يحولها إلى نبضات تيار.

يتم تضخيم النبضات بواسطة دائرة كهربائية ويتم عدها تلقائيًا.

2. الطرق الكيميائية

تعتمد الطرق الكيميائية على حقيقة أن الإشعاع النووي هو محفز لبعض التفاعلات الكيميائية، أي أنه يسرع أو يخلق إمكانية حدوثها.

3. طرق قياس السعرات الحرارية

في طرق قياس السعرات الحرارية، يتم تسجيل كمية الحرارة المنبعثة عند امتصاص المادة للإشعاع. على سبيل المثال، يطلق جرام واحد من الراديوم حوالي 585 جول في الساعة. حرارة.

4. الطرق المعتمدة على تطبيق تأثير شيرينكوف

لا شيء في الطبيعة يمكنه السفر بسرعة أكبر من الضوء. ولكن عندما نقول ذلك فإننا نعني حركة الضوء في الفراغ. في المادة، ينتقل الضوء بسرعة حيث معهي سرعة الضوء في الفراغ، و ن- معامل انكسار المادة. وبالتالي، يتحرك الضوء في المادة بشكل أبطأ منه في الفراغ. يمكن للجسيم الأولي المتحرك في مادة ما أن يتجاوز سرعة الضوء في هذه المادة، دون أن يتجاوز سرعة الضوء في الفراغ. وفي هذه الحالة يحدث الإشعاع الذي اكتشفه شيرينكوف في عصره. يتم الكشف عن إشعاع شيرينكوف بواسطة المضاعف الضوئي بنفس الطريقة كما في طريقة التلألؤ. تسمح لك هذه الطريقة بالتسجيل السريع فقط، أي الجسيمات الأولية عالية الطاقة.

لا تسمح لك الطرق التالية بتسجيل جسيم أولي فحسب، بل تسمح لك أيضًا برؤية أثره.

5. غرفة ويلسون

اخترعها تشارلز ويلسون عام 1912، وحصل على جائزة نوبل عنها عام 1927. الغرفة السحابية عبارة عن هيكل هندسي معقد للغاية. نقدم فقط مخططا مبسطا.

حجم العمل للغرفة السحابية مملوء بالغاز ويحتوي على بخار الماء أو الكحول. عندما يتحرك المكبس بسرعة إلى الأسفل، يبرد الغاز بشكل حاد ويصبح البخار مفرط التشبع. عندما يطير الجسيم عبر هذا الفضاء، مما يخلق أيونات على طول مساره، يتم تشكيل قطرات من البخار المكثف على هذه الأيونات. يظهر أثر مسار الجسيم (المسار) في الحجرة على شكل شريط ضيق من قطرات الضباب. وفي الإضاءة الجانبية القوية يمكن رؤية المسار وتصويره.

6. غرفة الفقاعة(اخترعها جليسر عام 1952)

تعمل غرفة الفقاعة بشكل مشابه للغرفة السحابية. سائل العمل فقط ليس بخارًا فائق التبريد، بل سائلًا شديد الحرارة (البروبان، الهيدروجين السائل، النيتروجين، الأثير، الزينون، الفريون...). السائل شديد الحرارة، مثل البخار فائق التبريد، يكون في حالة غير مستقرة. الجسيم الذي يتطاير عبر مثل هذا السائل يشكل أيونات تتشكل عليها الفقاعات على الفور. تعتبر غرفة الفقاعة السائلة أكثر كفاءة من غرفة سحابة الغاز. من المهم للفيزيائيين ليس فقط مراقبة مسار الجسيم الطائر. ومن المهم أن يصطدم الجسيم داخل منطقة المراقبة بجسيم آخر. صورة تفاعل الجسيمات أكثر إفادة. من خلال التحليق عبر سائل أكثر كثافة، والذي يحتوي على تركيز عالٍ من البروتونات والإلكترونات، يكون لدى الجسيم فرصة أكبر بكثير للتصادم.

7. غرفة المستحلب

تم استخدامه لأول مرة من قبل الفيزيائيين السوفييت ميسوفسكي وزدانوف. مستحلب التصوير الفوتوغرافي مصنوع من الجيلاتين. أثناء التحرك عبر الجيلاتين الكثيف، يتعرض الجسيم الأولي لاصطدامات متكررة. ونتيجة لذلك، غالبًا ما يكون مسار الجسيم في المستحلب قصيرًا جدًا، وبعد تطوير المستحلب الفوتوغرافي، تتم دراسته تحت المجهر.

8. غرفة الشرارة (مخترع كرانشو)

في الخلية أيوجد نظام من الأقطاب الكهربائية الشبكية. يتم تزويد هذه الأقطاب الكهربائية بالجهد العالي من مصدر الطاقة ب. عندما يطير جسيم أولي عبر الغرفة في، فإنه يخلق دربًا متأينًا. تقفز شرارة على طول هذا المسار، مما يجعل مسار الجسيم مرئيًا.

9. كاميرا غاسل

تشبه غرفة البث غرفة الشرارة، فقط المسافة بين الأقطاب الكهربائية أكبر (تصل إلى نصف متر). يتم تطبيق الجهد على الأقطاب الكهربائية لفترة قصيرة جدًا بحيث لا يكون لدى الشرارة الحقيقية الوقت الكافي للتطور. فقط أساسيات الشرارة - اللافتات - لديها الوقت للظهور.

10. عداد جيجر

عداد جيجر هو، كقاعدة عامة، كاثود أسطواني، على طول محوره يمتد السلك - الأنود. النظام مملوء بخليط الغاز.

عند المرور عبر العداد، يقوم جسيم مشحون بتأين الغاز. يتم تسريع الإلكترونات الناتجة، التي تتحرك نحو القطب الموجب - الشعيرة، التي تدخل منطقة مجال كهربائي قوي، وتؤدي بدورها إلى تأين جزيئات الغاز، مما يؤدي إلى تفريغ الهالة. تصل سعة الإشارة إلى عدة فولت ويمكن تسجيلها بسهولة.

يسجل عداد جيجر حقيقة مرور الجسيم عبر العداد، لكنه لا يقيس طاقة الجسيم.

يتكون العداد من أنبوب زجاجي مطلي من الداخل بطبقة معدنية (الكاثود) وخيط معدني رفيع يمتد على طول محور الأنبوب (الأنود). الأنبوب مملوء بالغاز، عادة الأرجون. الجسيم المشحون (الإلكترون، جسيم ألفا، وما إلى ذلك)، الذي يطير عبر الغاز، يزيل الإلكترونات من الذرات ويخلق أيونات موجبة وإلكترونات حرة. يعمل المجال الكهربائي بين الأنود والكاثود على تسريع الإلكترونات إلى الطاقات التي يبدأ عندها التأين التصادمي. مبدأ التشغيل يحدث سيل من الأيونات، ويزداد التيار عبر العداد بشكل حاد. في هذه الحالة، يتم توليد نبضة جهد عبر مقاومة الحمل R، والتي يتم تغذيتها إلى جهاز التسجيل.

الميزات لكي يتمكن العداد من تسجيل الجسيم التالي الذي يضربه، يجب إطفاء التفريغ الجليدي. يحدث هذا تلقائيًا. يسجل العداد تقريبًا جميع الإلكترونات التي تدخله؛ أما بالنسبة لـ γ-quanta، فإنها تسجل ما يقرب من γ-quantum واحد فقط من أصل مائة. من الصعب تسجيل الجسيمات الثقيلة (على سبيل المثال، جسيمات ألفا)، لأنه من الصعب إنشاء "نافذة" رفيعة بما فيه الكفاية في العداد تكون شفافة لهذه الجسيمات.

غرفة السحاب في غرفة السحاب، التي تم إنشاؤها عام 1912، يترك جسيم مشحون سريعًا أثرًا يمكن ملاحظته مباشرة أو تصويره. يمكن أن يسمى هذا الجهاز "نافذة" في العالم الصغير، أي عالم الجسيمات الأولية والأنظمة التي تتكون منها.

مبدأ التشغيل الغرفة السحابية عبارة عن وعاء مغلق بإحكام مملوء بالماء أو بخار الكحول بالقرب من التشبع. عندما يتم خفض المكبس بشكل حاد، بسبب انخفاض الضغط تحت المكبس، يتوسع البخار الموجود في الغرفة. ونتيجة لذلك، يحدث التبريد ويصبح البخار مفرطًا. هذه حالة بخار غير مستقرة: يتكثف البخار بسهولة. تصبح مراكز التكثيف أيونات، والتي تتشكل في مساحة عمل الغرفة بواسطة جسيم طائر. إذا دخل جسيم الغرفة مباشرة قبل أو بعد التمدد مباشرة، تظهر قطرات الماء على طول مساره. تشكل هذه القطرات أثرًا مرئيًا لمسار الجسيمات الطائرة. ثم تعود الغرفة إلى حالتها الأصلية ويتم إزالة الأيونات بواسطة مجال كهربائي. اعتمادًا على حجم الكاميرا، يتراوح وقت استعادة وضع التشغيل من عدة ثوانٍ إلى عشرات الدقائق.

الميزات يمكن لطول المسار تحديد طاقة الجسيم، ويمكن استخدام عدد القطرات لكل وحدة طول المسار لتقدير سرعته. كلما زاد مسار الجسيم، زادت طاقته. وكلما زاد عدد قطرات الماء المتكونة في وحدة طول المسار، انخفضت سرعتها. تترك الجسيمات ذات الشحنة الأعلى مسارًا أكثر سمكًا ويمكن وضع حجرة السحابة في مجال مغناطيسي موحد. يؤثر المجال المغناطيسي على جسيم متحرك مشحون بقوة معينة. هذه القوة تحني مسار الجسيم. كلما زادت شحنة الجسيم وانخفضت كتلته، زاد انحناء المسار. ومن خلال انحناء المسار، يمكن تحديد نسبة شحنة الجسيم إلى كتلته.

مبدأ التشغيل في الحالة الأولية، يكون السائل الموجود في الحجرة تحت ضغط مرتفع، مما يمنعه من الغليان، على الرغم من أن درجة حرارة السائل أعلى من نقطة الغليان عند الضغط الجوي. مع انخفاض حاد في الضغط، يصبح السائل محموما ولفترة قصيرة سيكون في حالة غير مستقرة. تتسبب الجسيمات المشحونة المتطايرة في هذا الوقت بالذات في ظهور مسارات تتكون من فقاعات بخار. السوائل المستخدمة هي بشكل رئيسي الهيدروجين السائل والبروبان.

المميزات: دورة تشغيل حجرة القارورة قصيرة، حوالي 0.1 ثانية. تعود ميزة غرفة الفقاعة على غرفة ويلسون إلى الكثافة العالية للمادة العاملة. ونتيجة لذلك، فإن مسارات الجسيمات قصيرة جدًا، وتعلق الجزيئات ذات الطاقات العالية في الغرفة. وهذا يسمح للمرء بملاحظة سلسلة من التحولات المتعاقبة للجسيم والتفاعلات التي يسببها.

طريقة المستحلبات الفوتوغرافية ذات الطبقة السميكة إن التأثير المؤين للجسيمات السريعة الشحنة على مستحلب لوحة التصوير الفوتوغرافي سمح للفيزيائي الفرنسي أ. بيكريل باكتشاف النشاط الإشعاعي في عام 1896. تم تطوير هذه الطريقة من قبل الفيزيائيين السوفييت إل في ميسوفسكي وأيه بي زدانوف وآخرين.

مبدأ التشغيل يحتوي المستحلب الضوئي على عدد كبير من البلورات المجهرية لبروميد الفضة. يقوم جسيم سريع الشحن، يخترق البلورة، بإزالة الإلكترونات من ذرات البروم الفردية. تشكل سلسلة من هذه البلورات صورة كامنة. عند تطويرها، يتم تقليل الفضة المعدنية في هذه البلورات وتشكل سلسلة من حبيبات الفضة مسارًا جسيميًا. يمكن استخدام طول المسار وسمكه لتقدير طاقة الجسيم وكتلته.

الميزات بسبب الكثافة العالية للمستحلب الفوتوغرافي، تكون المسارات قصيرة جدًا (في حدود سم بالنسبة لجسيمات ألفا المنبعثة من العناصر المشعة)، ولكن عند تصويرها يمكن تكبيرها. تتمثل ميزة المستحلبات الفوتوغرافية في أن وقت التعرض يمكن أن يكون طويلاً حسب الرغبة. هذا يجعل من الممكن تسجيل الأحداث النادرة. ومن المهم أيضًا أنه نظرًا لقوة الإيقاف العالية للمستحلبات الضوئية، يزداد عدد التفاعلات المثيرة للاهتمام بين الجزيئات والنوى.

خطة درس الفيزياء للصف الحادي عشر.

موضوع: طرق مراقبة وتسجيل الجسيمات الأولية.

الغرض من الدرس: تعريف الطلاب بالأجهزة التي تطورت بها فيزياء النوى الذرية والجسيمات الأولية؛ تم الحصول على المعلومات الضرورية حول العمليات في العالم المصغر على وجه التحديد بفضل هذه الأجهزة.

خلال الفصول الدراسية

التحقق من الواجبات المنزلية باستخدام طريقة المسح الأمامي

ما هو التناقض بين نموذج رذرفورد الذري والفيزياء الكلاسيكية؟

مسلمات بور الكمومية.

9) المهمة. ما مقدار التغير في طاقة الإلكترون في ذرة الهيدروجين عندما تبعث الذرة فوتونًا طوله الموجي 4.86 ∙ 10-7 m؟

حل. ∆E = ح ν؛ ν = ج/ α؛ ∆E = ح ج /α؛ ∆E=4.1 ∙10-19 J.

2. تعلم مواد جديدة

جهاز تسجيل هو نظام مجهري في وضع غير مستقر. وفي حالة أي اضطراب ناجم عن مرور جسيم، يتحرك النظام إلى وضع أكثر استقرارًا. تسمح عملية الانتقال بتسجيل الجسيم. يوجد حاليًا العديد من الأجهزة لتسجيل الجسيمات الأولية. دعونا ننظر إلى بعض منهم.

أ) عداد جيجر لتصريف الغاز.

يستخدم هذا الجهاز لحساب الجسيمات التلقائي.

شرح جهاز العداد باستخدام الملصق. يعمل العداد على أساس تأثير التأين.

يتم استخدام عداد جيجر لتسجيل الكميات والإلكترونات؛ ويكتشف العداد بوضوح ويحصي جميع الإلكترونات تقريبًا وواحد فقط من أصل مائة كوانتا.

لا يتم احتساب الجسيمات الثقيلة بواسطة العداد. هناك عدادات تعمل على مبادئ أخرى.

ب)غرفة ويلسون.

يقوم العداد بحساب عدد الجزيئات التي تحلق بالقرب منه فقط. غرفة ويلسون، التي تم تصميمها عام 1912، لها مسار (أثر) يبقى بعد مرور الجسيم، ويمكن ملاحظته وتصويره ودراسته.

أطلق العلماء على الغرفة السحابية اسم نافذة على العالم الصغير.

اشرح تصميم الكاميرا ومبدأ تشغيلها باستخدام الملصق. يعتمد عمل الحجرة السحابية على تكثيف البخار المفرط، الذي يشكل مسارات من قطرات الماء على الأيونات. يمكن استخدام طول المسار لتحديد طاقة الجسيم؛ بناءً على عدد القطرات لكل وحدة طول للمسار، يتم حساب سرعته؛ يتم تحديد شحنة الجسيم الطائر من سمك المسار. وبعد وضع الكاميرا في مجال مغناطيسي، لاحظنا انحناء المسار، فكلما كان أكبر كلما زادت الشحنة وصغرت كتلة الجسيم. وبعد تحديد شحنة الجسيم ومعرفة انحناء المسار، يتم حساب كتلته.

في)غرفة الفقاعة.

قام العالم الأمريكي جلاسر في عام 1952 بإنشاء نوع جديد من الغرف لدراسة الجسيمات الأولية. كانت مشابهة للغرفة السحابية، ولكن تم استبدال سائل العمل؛ تم استبدال الأبخرة المفرطة التشبع بسائل شديد السخونة. جسيم سريع الحركة، عندما يتحرك عبر السائل، يشكل فقاعات على الأيونات (عندما يغلي السائل) - كانت الغرفة تسمى غرفة الفقاعة.

تمنح الكثافة العالية للمادة العاملة حجرة الفقاعة ميزة على حجرة السحابة.

تكون مسارات الجسيمات في حجرة الفقاعة قصيرة، لكن التفاعلات تكون أقوى وبعض الجسيمات تلتصق بالمادة العاملة. ونتيجة لذلك، يصبح من الممكن مراقبة تحولات الجسيمات. المسارات هي المصدر الرئيسي للمعلومات حول خصائص الجزيئات.

ز)طريقة المستحلبات الضوئية ذات الطبقة السميكة.

يتم استخدام التأثير المؤين للجسيمات المشحونة على مستحلب لوحة التصوير الفوتوغرافي لدراسة خصائص الجسيمات الأولية إلى جانب حجرة الفقاعة وغرفة السحابة. يخترق جسيم مشحون مستحلبًا فوتوغرافيًا يحتوي على بلورات بروميد الفضة بسرعة عالية. وبإزالة الإلكترونات من بعض ذرات البروم الموجودة في المستحلب تظهر صورة كامنة. يظهر مسار الجسيمات بعد تطوير لوحة التصوير الفوتوغرافي. يتم حساب طاقة وكتلة الجزيئات من طول المسار وسمكه.

هناك العديد من الأجهزة والأدوات الأخرى التي تسجل وتدرس الجسيمات الأولية.

3. توحيد المواد المدروسة.

1) ما هو جهاز التسجيل؟

2) مبدأ تشغيل عداد جيجر؛ غرف ويلسون؛ غرفة الفقاعات، طريقة المستحلب الضوئي ذو الطبقة السميكة.

3) ما هي المزايا التي تتمتع بها الغرفة الفقاعية مقارنة بالغرفة السحابية؟

دعونا نلخص الدرس.

الواجب المنزلي: §98، كرر، §97