أسئلة.
1. بناءً على الشكل 170، أخبرنا عن هيكل ومبدأ تشغيل عداد جيجر.
يتكون عداد جيجر من أنبوب زجاجي مملوء بغاز مخلخل (الأرجون) ومحكم الإغلاق من كلا الطرفين، يوجد بداخله أسطوانة معدنية (الكاثود) وسلك ممتد داخل الأسطوانة (الأنود). يتم توصيل الكاثود والأنود من خلال مقاومة لمصدر الجهد العالي (200-1000 فولت). ولذلك، ينشأ مجال كهربائي قوي بين الأنود والكاثود. عندما يدخل جسيم مؤين داخل الأنبوب، يتشكل انهيار جليدي من الإلكترون والأيون ويظهر تيار كهربائي في الدائرة، والذي يتم تسجيله بواسطة جهاز العد.
2. لتسجيل ما هي الجسيمات التي يستخدمها عداد جيجر؟
يتم استخدام عداد جيجر لتسجيل الإلكترونات والكميات.
3. بناءً على الشكل 171، أخبرنا عن هيكل ومبدأ تشغيل الغرفة السحابية.
الغرفة السحابية عبارة عن أسطوانة زجاجية منخفضة ذات غطاء ومكبس في الأسفل وخليط من الكحول والماء المشبع بالبخار. عندما يتحرك المكبس إلى الأسفل، تصبح الأبخرة مفرطة التشبع، أي. قادرة على التكثيف السريع. عندما يمر أي جسيم عبر نافذة خاصة إلى الغرفة، فإنه يخلق أيونات تصبح نوى تكثيف ويظهر مسار (مسار) من القطرات المكثفة على طول مسار الجسيم، والتي يمكن تصويرها. إذا وضعت الكاميرا في مجال مغناطيسي، فإن مسارات الجسيمات المشحونة ستكون منحنية.
4. ما هي خصائص الجسيمات التي يمكن تحديدها باستخدام حجرة سحابية موضوعة في مجال مغناطيسي؟
يتم الحكم على شحنة الجسيم من خلال اتجاه الانحناء، ومن خلال نصف قطر الانحناء يمكن معرفة حجم شحنة الجسيم وكتلته وطاقته.
5. ما هي ميزة الغرفة الفقاعية مقارنة بالغرفة السحابية؟ كيف تختلف هذه الأجهزة؟
في غرفة الفقاعة، بدلا من البخار المفرط، يتم استخدام السائل المسخن فوق نقطة الغليان، مما يجعله أسرع.
العودة إلى الأمام
انتباه! معاينات الشرائح هي لأغراض إعلامية فقط وقد لا تمثل جميع ميزات العرض التقديمي. إذا كنت مهتما بهذا العمل، يرجى تحميل النسخة الكاملة.
نوع الدرس:درس تعلم مواد جديدة.
نوع الدرس:مجموع.
تكنولوجيا:حوارية المشكلة.
الغرض من الدرس:تنظيم الأنشطة الطلابية للدراسة وتوحيد المعرفة بشكل مبدئي حول طرق تسجيل الجسيمات المشحونة.
معدات:جهاز عرض الكمبيوتر والوسائط المتعددة, عرض تقديمي .
طرق الكشف عن الجسيمات المشحونة
اليوم، يبدو من غير المعقول تقريبًا عدد الاكتشافات في فيزياء النواة الذرية التي تم إجراؤها باستخدام المصادر الطبيعية للإشعاع المشع بطاقة لا تزيد عن عدد قليل من MeV وأجهزة كشف بسيطة. تم اكتشاف النواة الذرية وتحديد أبعادها وملاحظة التفاعل النووي لأول مرة واكتشاف ظاهرة النشاط الإشعاعي واكتشاف النيوترون والبروتون والتنبؤ بوجود النيوترينوات وغيرها. لفترة طويلة، كان كاشف الجسيمات الرئيسي عبارة عن صفيحة تترسب عليها طبقة من كبريتيد الزنك. تم تسجيل الجزيئات بالعين بواسطة ومضات الضوء التي تنتجها في كبريتيد الزنك.
بمرور الوقت، أصبحت الإعدادات التجريبية أكثر تعقيدًا. تم تطوير تكنولوجيا تسريع الجسيمات والكشف عنها والإلكترونيات النووية. إن التقدم في الفيزياء النووية وفيزياء الجسيمات يتحدد بشكل متزايد من خلال التقدم في هذه المجالات. غالبًا ما تُمنح جوائز نوبل في الفيزياء للعمل في مجال التقنيات التجريبية الفيزيائية.
تعمل أجهزة الكشف على تسجيل حقيقة وجود الجسيم وتحديد طاقته وزخمه ومسار الجسيم وخصائصه الأخرى. لتسجيل الجسيمات، غالبًا ما يتم استخدام أجهزة الكشف التي تكون حساسة للغاية لاكتشاف جسيم معين ولا تستشعر الخلفية الكبيرة التي تخلقها الجسيمات الأخرى.
عادةً ما يكون من الضروري في تجارب الفيزياء النووية وفيزياء الجسيمات عزل الأحداث "الضرورية" عن خلفية هائلة من الأحداث "غير الضرورية"، ربما حدثًا واحدًا في المليار. للقيام بذلك، يتم استخدام مجموعات مختلفة من العدادات وطرق التسجيل.
الكشف عن الجزيئات المشحونةتقوم على ظاهرة التأين أو إثارة الذرات التي تحدثها في المادة الكاشفة. وهذا هو الأساس لعمل أجهزة الكشف مثل غرفة السحب، وغرفة الفقاعات، وغرفة الشرارة، والمستحلبات الفوتوغرافية، وميض الغاز، وكاشفات أشباه الموصلات.
1. 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.
2. غرفة السحابة
الغرفة السحابية عبارة عن كاشف مسار للجسيمات المشحونة الأولية، حيث يتكون مسار (أثر) الجسيم من سلسلة من قطرات صغيرة من السائل على طول مسار حركتها. اخترعه تشارلز ويلسون عام 1912 (جائزة نوبل 1927).
يعتمد مبدأ تشغيل الغرفة السحابية على تكثيف البخار المفرط وتكوين قطرات مرئية من السائل على الأيونات على طول مسار الجسيم المشحون الذي يتطاير عبر الغرفة. لإنتاج بخار مفرط التشبع، يحدث تمدد ثابت للحرارة للغاز باستخدام مكبس ميكانيكي. وبعد تصوير المسار، يتم ضغط الغاز الموجود في الحجرة مرة أخرى، وتتبخر القطرات الموجودة على الأيونات. يعمل المجال الكهربائي الموجود في الغرفة على "تنظيف" الغرفة من الأيونات المتكونة أثناء التأين السابق للغاز. في حجرة السحابة، تصبح مسارات الجسيمات المشحونة مرئية بسبب تكثيف البخار المفرط على أيونات الغاز التي يتكونها الجسيم المشحون. تتشكل على الأيونات قطرات من السائل تنمو إلى حجم يكفي للمراقبة (10 – 3 – 10 – 4 سم) والتصوير في الإضاءة الجيدة. غالبًا ما يكون وسط العمل عبارة عن خليط من بخار الماء والكحول تحت ضغط 0.1-2 أجواء (يتكثف بخار الماء بشكل أساسي على الأيونات السالبة، وبخار الكحول على الأيونات الموجبة). يتم تحقيق التشبع الفائق عن طريق تقليل الضغط بسرعة بسبب توسيع حجم العمل. تزداد إمكانيات الغرفة السحابية بشكل كبير عند وضعها في مجال مغناطيسي. بناءً على مسار الجسيم المشحون المنحني بواسطة المجال المغناطيسي، يتم تحديد علامة شحنته وزخمه. باستخدام غرفة السحابة في عام 1932، اكتشف ك. أندرسون البوزيترون في الأشعة الكونية.
3. غرفة الفقاعات
غرفة الفقاعة- كاشف مسار الجسيمات المشحونة الأولية، حيث يتكون مسار (أثر) الجسيم من سلسلة من فقاعات البخار على طول مسار حركته. اخترعها أ. جلاسر عام 1952 (جائزة نوبل 1960).
يعتمد مبدأ التشغيل على غليان السائل شديد السخونة على طول مسار الجسيم المشحون. غرفة الفقاعة عبارة عن وعاء مملوء بسائل شفاف شديد الحرارة. ومع الانخفاض السريع في الضغط، تتشكل سلسلة من فقاعات البخار على طول مسار الجسيم المؤين، والتي تضاء بمصدر خارجي ويتم تصويرها. وبعد تصوير الأثر، يزداد الضغط في الحجرة، وتنهار فقاعات الغاز، وتصبح الكاميرا جاهزة للاستخدام مرة أخرى. يتم استخدام الهيدروجين السائل باعتباره السائل العامل في الغرفة، والذي يعمل في نفس الوقت كهدف هيدروجيني لدراسة تفاعل الجسيمات مع البروتونات.
تتمتع حجرة السحابة وغرفة الفقاعة بميزة كبيرة تتمثل في إمكانية ملاحظة جميع الجسيمات المشحونة الناتجة في كل تفاعل بشكل مباشر. لتحديد نوع الجسيم وزخمه، يتم وضع غرف السحب وغرف الفقاعات في مجال مغناطيسي. تحتوي غرفة الفقاعة على كثافة أعلى من مادة الكاشف مقارنةً بغرفة السحابة، وبالتالي يتم احتواء مسارات الجسيمات المشحونة بالكامل في حجم الكاشف. يمثل فك رموز الصور الفوتوغرافية من غرف الفقاعات مشكلة منفصلة تتطلب عمالة مكثفة.
4. المستحلبات النووية
وبالمثل، كما يحدث في التصوير الفوتوغرافي العادي، فإن الجسيم المشحون الموجود على طول مساره يعطل بنية الشبكة البلورية لحبيبات هاليد الفضة، مما يجعلها قادرة على التطور. المستحلب النووي هو وسيلة فريدة لتسجيل الأحداث النادرة. تتيح أكوام المستحلبات النووية اكتشاف الجزيئات ذات الطاقات العالية جدًا. وبمساعدتهم، يمكنك تحديد إحداثيات مسار الجسيم المشحون بدقة تصل إلى 1 ميكرون تقريبًا. تُستخدم المستحلبات النووية على نطاق واسع للكشف عن الجزيئات الكونية الموجودة في بالونات السبر والمركبات الفضائية.
المستحلبات الفوتوغرافية ككاشفات للجسيمات تشبه إلى حد ما الغرف السحابية وغرف الفقاعات. تم استخدامها لأول مرة من قبل الفيزيائي الإنجليزي س. باول لدراسة الأشعة الكونية. المستحلب الفوتوغرافي عبارة عن طبقة من الجيلاتين تحتوي على حبيبات من بروميد الفضة منتشرة فيها. تحت تأثير الضوء، تتشكل مراكز الصورة الكامنة في حبيبات بروميد الفضة، مما يساهم في اختزال بروميد الفضة إلى فضة معدنية عند تطويرها باستخدام مطور فوتوغرافي تقليدي. والآلية الفيزيائية لتكوين هذه المراكز هي تكوين ذرات الفضة المعدنية نتيجة التأثير الكهروضوئي. التأين الناتج عن الجسيمات المشحونة يعطي نفس النتيجة: تظهر سلسلة من الحبوب الحساسة، والتي يمكن رؤيتها تحت المجهر بعد التطور.
5. كاشف التلألؤ
يستخدم كاشف الوميض خاصية بعض المواد للتوهج (الوميض) عند مرور جسيم مشحون. يتم بعد ذلك تسجيل كميات الضوء المنتجة في جهاز الوميض باستخدام أنابيب المضاعف الضوئي.
تعد منشآت القياس الحديثة في فيزياء الطاقة العالية أنظمة معقدة، بما في ذلك عشرات الآلاف من العدادات والإلكترونيات المعقدة، وهي قادرة على تسجيل عشرات الجسيمات الناتجة في تصادم واحد في وقت واحد.
المؤلف: Fomicheva S.E.، مدرس الفيزياء في MBOU "المدرسة الثانوية رقم 27" في مدينة كيروف طرق تسجيل ومراقبة الجسيمات الأولية عداد جيجر غرفة ويلسون غرفة الفقاعات طريقة المستحلب الضوئي طريقة التلألؤ غرفة الشرارة (1908) مصممة للعد التلقائي للجزيئات. يسمح لك بتسجيل ما يصل إلى 10000 جسيم أو أكثر في الثانية. يسجل تقريبًا كل إلكترون (100%) و1 من أصل 100 كم جاما (1%). تسجيل الجسيمات الثقيلة أمر صعب هانز فيلهلم جيجر 1882-1945 الجهاز: 2. الكاثود - طبقة معدنية رقيقة 3. الأنود - خيط معدني رفيع 1 أنبوب زجاجي مملوء بالأرجون 4. جهاز تسجيل للكشف عن الكم جاما، يتم تغليف الجدار الداخلي للأنبوب بمادة تخرج منها الكمات جاما. مبدأ التشغيل: يعتمد العمل على تأثير التأين. جسيم مشحون يطير عبر الغاز يجرد الإلكترونات من الذرات. يظهر سيل من الإلكترونات والأيونات. التيار من خلال العداد يزيد بشكل حاد. يتم توليد نبضة جهد عبر المقاوم R، والتي يتم تسجيلها بواسطة جهاز العد. ينخفض الجهد بين الأنود والكاثود بشكل حاد. يتوقف التفريغ، والعداد جاهز للتشغيل مرة أخرى (1912) مصمم لمراقبة الجزيئات والحصول عليها. عندما يمر الجسيم، فإنه يترك أثرا - مسار يمكن ملاحظته مباشرة أو تصويره. يتم الكشف عن الجسيمات المشحونة فقط؛ ولا تسبب تأين الذرة؛ ويتم الحكم على وجودها من خلال التأثيرات الثانوية. تشارلز طومسون ريس ويلسون 1869-1959 الجهاز: 7. غرفة مملوءة ببخار الماء والكحول 1. مصدر الجسيمات 2. زجاج الكوارتز 3. أقطاب كهربائية لإنشاء مجال كهربائي 6. المسارات 5. المكبس 4. مبدأ تشغيل المروحة: يعتمد العمل على استخدام بيئة الدولة غير المستقرة. البخار في الغرفة قريب من التشبع. عندما يتم خفض المكبس، يحدث تمدد ثابت الحرارة ويصبح البخار مفرط التشبع. تشكل قطرات الماء مسارات. يقوم الجسيم المتطاير بتأيين الذرات التي يتكثف عليها البخار، وهو في حالة غير مستقرة. يرتفع المكبس، وتتبخر القطرات، ويزيل المجال الكهربائي الأيونات، وتصبح الحجرة جاهزة لاستقبال الجسيم التالي: على طول المسار - حول طاقة الجسيم (L، وW)؛ من خلال عدد القطرات لكل وحدة طول - حول السرعة (كلما زاد عدد N، زاد عدد V)؛ بواسطة سمك المسار - حجم الشحنة (كلما زاد d، كلما زاد q) بواسطة انحناء المسار في المجال المغناطيسي، نسبة شحنة الجسيم إلى كتلته (كلما زاد R، كلما زاد m و v، كلما زاد q)؛ في اتجاه الانحناء حول إشارة شحنة الجسيم. (1952) مصمم لمراقبة الجسيمات والحصول على معلومات عنها. تتم دراسة المسارات، ولكنها، على عكس غرفة السحابة، تسمح بدراسة الجسيمات ذات الطاقات العالية. لديه دورة عمل أقصر - حوالي 0.1 ثانية. يسمح لك بمراقبة اضمحلال الجزيئات والتفاعلات التي تسببها. جهاز دونالد آرثر جلاسر 1926-2013: يشبه الحجرة السحابية، ولكن يستخدم الهيدروجين السائل أو البروبان بدلاً من البخار، ويكون السائل تحت ضغط مرتفع عند درجة حرارة أعلى من نقطة الغليان. ينخفض المكبس، وينخفض الضغط، ويجد السائل نفسه في حالة غير مستقرة ومفرطة الحرارة. تشكل فقاعات البخار مسارات. يقوم الجسيم الطائر بتأيين الذرات التي تصبح مراكز تبخر. يرتفع المكبس، ويتكثف البخار، ويزيل المجال الكهربائي الأيونات وتكون الحجرة جاهزة لاستقبال الجسيم التالي (1895). اللوحة مغلفة بمستحلب يحتوي على عدد كبير من بلورات بروميد الفضة. أثناء مرور الجسيم، فإنه يزيل الإلكترونات من ذرات البروم، وتشكل سلسلة من هذه البلورات صورة كامنة. عند تطويرها، يتم استعادة الفضة المعدنية في هذه البلورات. سلسلة من حبيبات الفضة تشكل مسارًا. أنطوان هنري بيكريل هذه الطريقة تجعل من الممكن تسجيل الظواهر النادرة بين الجسيمات والنوى. 1. رقائق الألومنيوم 4. الدينود 5. الأنود 3. الكاثود الضوئي 2. جهاز الوميض تتضمن طريقة الوميض حساب ومضات صغيرة من الضوء عندما تصطدم جسيمات ألفا بشاشة مغطاة بكبريتيد الزنك. إنه مزيج من وميض ومضاعف ضوئي. يتم تسجيل جميع الجسيمات و100% من كمات جاما. يسمح لك بتحديد طاقة الجزيئات. وهو عبارة عن نظام من الأقطاب المعدنية المتوازية، يتم ملء الفراغ بينها بغاز خامل. المسافة بين اللوحات من 1 إلى 10 سم، ويتم تحديد شرارات التفريغ بشكل صارم. أنها تنشأ حيث تظهر رسوم مجانية. يمكن أن يصل حجم غرف الشرارة إلى عدة أمتار. عندما يتطاير الجسيم بين الصفائح، تندلع شرارة، مما يخلق مسارًا ناريًا. الميزة هي أن عملية التسجيل يمكن التحكم فيها.
الأعمال النهائية
درجة الأعمال
لقد مر الكثير بالفعل وأنت الآن خريج، إذا قمت بالطبع بكتابة أطروحتك في الوقت المحدد. لكن الحياة شيء من هذا القبيل الآن فقط أصبح من الواضح لك أنه بعد أن توقفت عن أن تكون طالبًا، ستفقد كل أفراح الطلاب، والتي لم تجرب الكثير منها أبدًا، وتأجيل كل شيء وتأجيله إلى وقت لاحق. والآن، بدلاً من اللحاق بالركب، أنت تعمل على أطروحتك؟ يوجد حل ممتاز: قم بتنزيل الأطروحة التي تحتاجها من موقعنا على الإنترنت - وسيكون لديك على الفور الكثير من وقت الفراغ!
وقد تم الدفاع عن الأطروحات بنجاح في الجامعات الرائدة في جمهورية كازاخستان.
تكلفة العمل من 20000 تنغي
أعمال الدورة
مشروع الدورة هو أول عمل عملي جاد. مع كتابة الدورات الدراسية يبدأ التحضير لتطوير مشاريع الدبلوم. إذا تعلم الطالب تقديم محتوى الموضوع بشكل صحيح في مشروع الدورة التدريبية وتنسيقه بكفاءة، فلن يواجه في المستقبل أي مشاكل في كتابة التقارير أو كتابة الأطروحات أو أداء المهام العملية الأخرى. ومن أجل مساعدة الطلاب في كتابة هذا النوع من الأعمال الطلابية وتوضيح الأسئلة التي تطرح أثناء إعدادها، في الواقع تم إنشاء قسم المعلومات هذا.
تكلفة العمل من 2500 تنغي
رسائل الماجستير
حاليًا، في مؤسسات التعليم العالي في كازاخستان ودول رابطة الدول المستقلة، يكون مستوى التعليم المهني العالي الذي يلي درجة البكالوريوس شائعًا جدًا - درجة الماجستير. في برنامج الماجستير يدرس الطلاب بهدف الحصول على درجة الماجستير، وهي درجة معترف بها في معظم دول العالم أكثر من درجة البكالوريوس، ومعترف بها أيضًا من قبل أصحاب العمل الأجانب. نتيجة دراسات الماجستير هي الدفاع عن أطروحة الماجستير.
سنزودك بمواد تحليلية ونصية حديثة، ويشمل السعر مقالتين علميتين وملخصًا.
تكلفة العمل من 35000 تنغي
تقارير الممارسة
بعد الانتهاء من أي نوع من التدريب الطلابي (التعليمي، الصناعي، ما قبل التخرج)، يلزم تقديم تقرير. ستكون هذه الوثيقة تأكيدًا للعمل العملي للطالب وأساسًا لتشكيل تقييم للممارسة. عادة، من أجل إعداد تقرير عن التدريب، تحتاج إلى جمع وتحليل المعلومات حول المؤسسة، والنظر في هيكل وروتين العمل للمنظمة التي يجري فيها التدريب، ووضع خطة تقويمية ووصف عملك العملي أنشطة.
سنساعدك في كتابة تقرير عن فترة تدريبك، مع الأخذ في الاعتبار تفاصيل أنشطة مؤسسة معينة.
>> طرق مراقبة وتسجيل الجسيمات الأولية
الفصل 13. فيزياء النواة الذرية
وقد سبق ذكر تعبيرات النواة الذرية والجسيمات الأولية عدة مرات. هل تعلم أن الذرة تتكون من نواة وإلكترونات. تتكون النواة الذرية نفسها من جسيمات أولية ونيوترونات وبروتونات. يسمى فرع الفيزياء الذي يدرس بنية وتحول النوى الذرية بالفيزياء النووية. في البداية، لم يكن هناك تقسيم بين الفيزياء النووية وفيزياء الجسيمات الأولية. واجه الفيزيائيون تنوع عالم الجسيمات الأولية عند دراسة العمليات النووية. تم فصل فيزياء الجسيمات الأولية إلى مجال مستقل للدراسة حوالي عام 1950. واليوم، هناك فرعان مستقلان للفيزياء: محتوى أحدهما هو دراسة النوى الذرية، ومحتوى الآخر هو دراسة النواة الذرية. الطبيعة والخصائص والتحولات المتبادلة للجزيئات الأولية.
§ 97 طرق المراقبة وتسجيل المواد الأولية
أولا، دعونا نتعرف على الأجهزة التي بفضلها نشأت فيزياء النواة الذرية والجزيئات الأولية وبدأت في التطور. وهي أجهزة لتسجيل ودراسة التصادمات والتحولات المتبادلة بين النوى والجسيمات الأولية. إنهم هم الذين يزودون الناس بالمعلومات الضرورية حول العالم الصغير.
مبدأ تشغيل أجهزة تسجيل الجسيمات الأولية.إن أي جهاز يكتشف الجسيمات الأولية أو النوى الذرية المتحركة يشبه مسدسًا محشوًا بمطرقة جاهزة. تؤدي كمية صغيرة من القوة عند الضغط على زناد البندقية إلى إحداث تأثير لا يمكن مقارنته بالجهد المبذول - الطلقة.
جهاز التسجيل هو نظام مجهري أكثر أو أقل تعقيدًا وقد 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. هناك العديد من طرق الكشف عن الجسيمات المختلفة المستخدمة حاليًا.
اعتمادا على أغراض التجربة والظروف التي يتم تنفيذها فيها، يتم استخدام أجهزة تسجيل معينة، تختلف عن بعضها البعض في خصائصها الرئيسية.
عداد جيجر لتصريف الغاز.يعد عداد جيجر أحد أهم الأجهزة لحساب الجسيمات تلقائيًا.
يتكون العداد (الشكل 13.1) من أنبوب زجاجي مطلي من الداخل بطبقة معدنية (الكاثود) وخيط معدني رفيع يمتد على طول محور الأنبوب (الأنود). الأنبوب مملوء بالغاز، عادة الأرجون. يعمل العداد على أساس تأثير التأين. الجسيم المشحون (الإلكترون، الجسيم، وما إلى ذلك)، الذي يطير عبر الغاز، يزيل الإلكترونات من الذرات ويخلق أيونات موجبة وإلكترونات حرة. يعمل المجال الكهربائي بين الأنود والكاثود (يتم تطبيق الجهد العالي عليهما) على تسريع الإلكترونات إلى الطاقات التي يبدأ عندها التأين التصادمي. 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.
لكي يتمكن العداد من تسجيل الجسيم التالي الذي يضربه، يجب إطفاء التفريغ الجليدي. يحدث هذا تلقائيًا. نظرًا لأنه في لحظة ظهور النبض الحالي، يكون انخفاض الجهد عبر مقاوم الحمل R كبيرًا، وينخفض الجهد بين الأنود والكاثود بشكل حاد - لدرجة أن التفريغ يتوقف.
يستخدم عداد جيجر بشكل أساسي لتسجيل الإلكترونات والكميات (الفوتونات عالية الطاقة).
حاليا، تم إنشاء عدادات تعمل على نفس المبادئ.
غرفة ويلسون.تسمح لك العدادات فقط بتسجيل حقيقة مرور الجسيم عبرها وتسجيل بعض خصائصه. في غرفة السحاب، التي تم إنشاؤها عام 1912، يترك جسيم مشحون سريعًا أثرًا يمكن ملاحظته مباشرة أو تصويره. يمكن أن يسمى هذا الجهاز نافذة على العالم الصغير، أي عالم الجزيئات الأولية والأنظمة التي تتكون منها.
يعتمد مبدأ تشغيل الغرفة السحابية على تكثيف البخار المفرط على الأيونات لتكوين قطرات الماء. يتم إنشاء هذه الأيونات على طول مسارها بواسطة جسيم مشحون متحرك.
الغرفة السحابية عبارة عن وعاء مغلق بإحكام مملوء بالماء أو بخار الكحول بالقرب من التشبع (الشكل 13.2). عندما يتم خفض المكبس بشكل حاد، بسبب انخفاض الضغط تحته، يتوسع البخار الموجود في الغرفة بشكل ثابت. ونتيجة لذلك، يحدث التبريد ويصبح البخار مفرطًا. هذه حالة غير مستقرة للبخار: فهو يتكثف بسهولة إذا ظهرت مراكز التكثيف في الوعاء. المراكز
يتحول التكثيف إلى أيونات تتشكل في مساحة عمل الغرفة بواسطة جسيم طائر. إذا دخل الجسيم إلى الغرفة مباشرة بعد تمدد البخار، تظهر قطرات الماء في طريقه. تشكل هذه القطرات أثرًا مرئيًا للجسيم المتطاير - المسار (الشكل 13.3). ثم تعود الغرفة إلى حالتها الأصلية ويتم إزالة الأيونات بواسطة مجال كهربائي. اعتمادًا على حجم الكاميرا، يختلف وقت استعادة وضع التشغيل من عدة ثوانٍ إلى عشرات الدقائق.
تعد المعلومات التي يتم تتبعها في الغرفة السحابية أكثر ثراءً بكثير مما يمكن أن توفره العدادات. من طول المسار، يمكنك تحديد طاقة الجسيم، ومن عدد القطرات لكل وحدة طول المسار، يمكنك تحديد سرعته. كلما زاد مسار الجسيم، زادت طاقته. وكلما زاد عدد قطرات الماء المتكونة في وحدة طول المسار، انخفضت سرعتها. الجسيمات ذات الشحنة الأعلى تترك مسارًا أكثر سمكًا.
اقترح الفيزيائيان السوفيتيان P. L. Kapitsa وD.V. Skobeltsyn وضع غرفة سحابية في مجال مغناطيسي موحد.
يؤثر المجال المغناطيسي على جسيم متحرك مشحون بقوة معينة (قوة لورنتز). تعمل هذه القوة على ثني مسار الجسيم دون تغيير معامل سرعته. كلما زادت شحنة الجسيم وانخفضت كتلته، زاد انحناء المسار. ومن خلال انحناء المسار، يمكن تحديد نسبة شحنة الجسيم إلى كتلته. فإذا عرفت إحدى هذه الكميات، فيمكن حساب الأخرى. على سبيل المثال، من شحنة الجسيم وانحناء مساره، يمكن للمرء العثور على كتلة الجسيم.
غرفة الفقاعة.في عام 1952، اقترح العالم الأمريكي د. جلاسر استخدام سائل شديد الحرارة للكشف عن مسارات الجسيمات. في مثل هذا السائل، تظهر فقاعات بخار على الأيونات (مراكز التبخر) التي تتشكل أثناء حركة جسيم مشحون سريعًا، مما يعطي مسارًا مرئيًا. كانت الغرف من هذا النوع تسمى غرف الفقاعة.
في الحالة الأولية، يكون السائل الموجود في الحجرة تحت ضغط مرتفع، مما يمنعه من الغليان، على الرغم من أن درجة حرارة السائل أعلى قليلاً من نقطة الغليان عند الضغط الجوي. مع انخفاض حاد في الضغط، يصبح السائل محموما، لفترة قصيرة سيكون في حالة غير مستقرة. تتسبب الجسيمات المشحونة المتطايرة في هذا الوقت بالتحديد في ظهور مسارات تتكون من فقاعات بخار (الشكل 1.4.4). والسوائل المستخدمة هي بشكل رئيسي الهيدروجين السائل والبروبان. دورة تشغيل غرفة الفقاعة 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.
تعد مسارات غرفة السحابة وغرفة الفقاعة أحد المصادر الرئيسية للمعلومات حول سلوك وخصائص الجسيمات.
إن مراقبة آثار الجسيمات الأولية تنتج انطباعًا قويًا وتخلق شعورًا بالاتصال المباشر مع العالم المصغر.
طريقة المستحلبات الضوئية ذات الطبقة السميكة.للكشف عن الجسيمات، إلى جانب الغرف السحابية وغرف الفقاعات، يتم استخدام مستحلبات فوتوغرافية ذات طبقة سميكة. سمح التأثير المؤين للجسيمات السريعة الشحنة على مستحلب لوحة التصوير الفوتوغرافي للفيزيائي الفرنسي أ. بيكريل باكتشاف النشاط الإشعاعي في عام 1896. تم تطوير طريقة المستحلب الضوئي من قبل الفيزيائيين السوفييت L. V. Mysovsky، G. B. Zhdanov وآخرين.
يحتوي المستحلب الفوتوغرافي 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 استعادة الفضة المعدنية في هذه البلورات وتشكل سلسلة من حبيبات الفضة مسارًا جسيميًا (الشكل 13.5). يمكن استخدام طول المسار وسمكه لتقدير طاقة الجسيم وكتلته.
بسبب الكثافة العالية للمستحلب الفوتوغرافي، تكون المسارات قصيرة جدًا (حوالي 10-3 سم للجسيمات المنبعثة من العناصر المشعة)، ولكن عند التصوير 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.
لم نتحدث عن جميع الأجهزة التي تسجل الجسيمات الأولية. تعتبر الأدوات الحديثة للكشف عن الجزيئات النادرة وقصيرة العمر متطورة للغاية. يشارك المئات من الأشخاص في إنشائها.
1. هل من الممكن تسجيل الجسيمات غير المشحونة باستخدام غرفة السحابة؟
2. ما هي المزايا التي تتمتع بها غرفة الفقاعة مقارنة بغرفة ويلسون!
