Klausimai.
1. Remdamiesi 170 pav., papasakokite apie Geigerio skaitiklio struktūrą ir veikimo principą.
Geigerio skaitiklį sudaro stiklinis vamzdis, užpildytas retintomis dujomis (argonu) ir užsandarintas iš abiejų galų, kurio viduje yra metalinis cilindras (katodas) ir cilindro viduje ištempta viela (anodas). Katodas ir anodas per varžą sujungti su aukštos įtampos šaltiniu (200-1000 V). Todėl tarp anodo ir katodo susidaro stiprus elektrinis laukas. Jonizuojančiai dalelei patekus į vamzdelio vidų, susidaro elektronų-jonų lavina ir grandinėje atsiranda elektros srovė, kurią fiksuoja skaičiavimo prietaisas.
2. Kokioms dalelėms registruoti naudojamas Geigerio skaitiklis?
Geigerio skaitiklis naudojamas elektronams ir ϒ-kvantams registruoti.
3. Remdamiesi 171 pav., papasakokite apie debesų kameros struktūrą ir veikimo principą.
Debesų kamera – tai žemas stiklinis cilindras su dangčiu, stūmokliu apačioje ir alkoholio bei vandens mišiniu, prisotintu garais. Stūmokliui judant žemyn, garai tampa persotinti, t.y. galintis greitai kondensuotis. Kai kuri nors dalelė patenka pro specialų langą į kamerą, jos sukuria jonus, kurie tampa kondensacijos branduoliais ir dalelės trajektorijoje atsiranda kondensuotų lašelių pėdsakas (takelis), kurį galima nufotografuoti. Jei pastatysite fotoaparatą į magnetinį lauką, įkrautų dalelių trajektorijos bus išlenktos.
4. Kokias dalelių charakteristikas galima nustatyti naudojant debesų kamerą, patalpintą magnetiniame lauke?
Apie dalelės krūvį sprendžiama pagal lenkimo kryptį, o pagal kreivio spindulį galima sužinoti dalelės krūvio dydį, masę ir energiją.
5. Koks yra burbulų kameros pranašumas prieš debesų kamerą? Kuo šie įrenginiai skiriasi?
Burbulų kameroje vietoj persotintų garų naudojamas virš virimo temperatūros perkaitintas skystis, todėl jis greitesnis.
Atgal į priekį
Dėmesio! Skaidrių peržiūros yra skirtos tik informaciniams tikslams ir gali neatspindėti visų pristatymo funkcijų. Jei jus domina šis darbas, atsisiųskite pilną versiją.
Pamokos tipas: naujos medžiagos mokymosi pamoka.
Pamokos tipas: sujungti.
Technologija: problema-dialoginė.
Pamokos tikslas: organizuoti studentų veiklą, siekiant ištirti ir iš pradžių įtvirtinti žinias apie įelektrintų dalelių registravimo būdus.
Įranga: kompiuteris ir multimedijos projektorius, Pristatymas .
Įkrautų dalelių aptikimo metodai
Šiandien atrodo beveik neįtikėtina, kiek daug atradimų atomo branduolio fizikoje buvo padaryta naudojant natūralius radioaktyviosios spinduliuotės šaltinius, kurių energija siekia vos kelis MeV, ir paprastus aptikimo įrenginius. Atrastas atomo branduolys, gauti jo matmenys, pirmą kartą pastebėta branduolinė reakcija, atrastas radioaktyvumo reiškinys, atrastas neutronas ir protonas, numatyta neutrinų egzistavimas ir kt. Ilgą laiką pagrindinis dalelių detektorius buvo plokštelė, ant kurios buvo nusodintas cinko sulfido sluoksnis. Dalelės buvo užregistruotos akimis pagal šviesos blyksnius, kuriuos jie gamino cinko sulfide.
Laikui bėgant eksperimentinės sąrankos tapo vis sudėtingesnės. Sukurta dalelių pagreitinimo ir aptikimo technologija bei branduolinė elektronika. Branduolinės ir dalelių fizikos pažangą vis labiau lemia pažanga šiose srityse. Nobelio fizikos premijos dažnai skiriamos už darbą fizinių eksperimentinių technikų srityje.
Detektoriai naudojami tiek pačiam dalelės buvimo faktui registruoti, tiek jos energijai ir impulsui, dalelės trajektorijai ir kitoms charakteristikoms nustatyti. Dalelėms registruoti dažnai naudojami detektoriai, kurie yra maksimaliai jautrūs konkrečios dalelės aptikimui ir nejaučia kitų dalelių sukuriamo didelio fono.
Paprastai branduolinės ir dalelių fizikos eksperimentuose reikia išskirti „reikalingus“ įvykius nuo milžiniško „nereikalingų“ įvykių fono, gal vieno iš milijardo. Tam naudojami įvairūs skaitiklių ir registravimo būdų deriniai.
Įkrautų dalelių aptikimas yra pagrįstas jonizacijos arba atomų sužadinimo reiškiniu, kurį jie sukelia detektoriaus medžiagoje. Tai yra tokių detektorių, kaip debesų kamera, burbulų kamera, kibirkšties kamera, fotografinės emulsijos, dujų scintiliacijos ir puslaidininkiniai detektoriai, darbo pagrindas.
1. Geigerio skaitiklis
Geigerio skaitiklis, kaip taisyklė, yra cilindrinis katodas, išilgai kurio ašies ištemptas laidas - anodas. Sistema užpildyta dujų mišiniu. Eidama pro skaitiklį įkrauta dalelė jonizuoja dujas. Susidarę elektronai, judėdami link teigiamo elektrodo – siūlelio, patekę į stipraus elektrinio lauko sritį, įsibėgėja ir savo ruožtu jonizuoja dujų molekules, o tai sukelia vainikinį iškrovą. Signalo amplitudė siekia kelis voltus ir yra lengvai įrašoma. Geigerio skaitiklis registruoja faktą, kad dalelė praeina pro skaitiklį, bet nematuoja dalelės energijos.
2. Debesų kamera
Debesų kamera – tai elementarių įkrautų dalelių pėdsakų detektorius, kuriame dalelės pėdsaką (pėdsaką) sudaro mažų skysčio lašelių grandinė, išilgai jos judėjimo trajektorijos. 1912 m. išrado Charlesas Wilsonas (1927 m. Nobelio premija).
Debesų kameros veikimo principas pagrįstas persotintų garų kondensacija ir matomų skysčio lašelių susidarymu ant jonų palei kamerą skrendančios įkrautos dalelės pėdsaką. Norint sukurti persotintus garus, naudojant mechaninį stūmoklį vyksta greitas adiabatinis dujų išsiplėtimas. Nufotografavus takelį, dujos kameroje vėl suspaudžiamos, o ant jonų esantys lašeliai išgaruoja. Kameroje esantis elektrinis laukas padeda „išvalyti“ kamerą nuo jonų, susidariusių ankstesnės dujų jonizacijos metu. Debesų kameroje įkrautų dalelių pėdsakai tampa matomi dėl persotintų garų kondensacijos ant įkrautos dalelės suformuotų dujų jonų. Ant jonų susidaro skysčio lašeliai, kurie užauga iki tokio dydžio, kad būtų galima stebėti (10 –3 –10 –4 cm) ir fotografuoti esant geram apšvietimui. Darbo terpė dažniausiai yra 0,1-2 atmosferų slėgio vandens ir alkoholio garų mišinys (vandens garai kondensuojasi daugiausia ant neigiamų jonų, alkoholio garai ant teigiamų). Perpildymas pasiekiamas greitai sumažinant slėgį dėl darbinio tūrio išsiplėtimo. Debesų kameros galimybės žymiai padidėja, kai ji patenka į magnetinį lauką. Remiantis magnetinio lauko išlenkta įkrautos dalelės trajektorija, nustatomas jos krūvio ir impulso ženklas. Naudodamas debesų kamerą 1932 metais K.Andersonas kosminiuose spinduliuose atrado pozitroną.
3. Burbulų kamera
Burbulų kamera– elementariųjų įkrautų dalelių takelio detektorius, kuriame dalelės pėdsaką (pėdsaką) formuoja garų burbuliukų grandinė jos judėjimo trajektorija. 1952 m. sugalvojo A. Glaseris (1960 m. Nobelio premija).
Veikimo principas pagrįstas perkaitinto skysčio virimu išilgai įkrautos dalelės. Burbulų kamera yra indas, užpildytas skaidriu perkaitintu skysčiu. Sparčiai mažėjant slėgiui, išilgai jonizuojančios dalelės takelio susidaro garų burbuliukų grandinė, kuri apšviečiama išoriniu šaltiniu ir nufotografuojama. Nufotografavus pėdsaką, slėgis kameroje padidėja, dujų burbuliukai subyra ir fotoaparatas vėl paruoštas naudojimui. Skystas vandenilis naudojamas kaip darbinis skystis kameroje, kuris tuo pat metu tarnauja kaip vandenilio taikinys tiriant dalelių sąveiką su protonais.
Debesų kamera ir burbuliukų kamera turi didelį pranašumą, kad visos įkrautos dalelės, susidarančios kiekvienoje reakcijoje, gali būti tiesiogiai stebimos. Norint nustatyti dalelės tipą ir jos impulsą, debesų kameros ir burbulų kameros dedamos į magnetinį lauką. Burbulų kameroje yra didesnis detektoriaus medžiagos tankis, palyginti su debesų kamera, todėl įkrautų dalelių keliai visiškai patenka į detektoriaus tūrį. Nuotraukų iššifravimas iš burbulų kamerų yra atskira, daug darbo reikalaujanti problema.
4. Branduolinės emulsijos
Panašiai, kaip nutinka įprastoje fotografijoje, įkrauta dalelė savo kelyje suardo sidabro halogenido grūdelių kristalinės gardelės struktūrą, todėl jie gali vystytis. Branduolinė emulsija yra unikali retų įvykių registravimo priemonė. Branduolinių emulsijų krūvos leidžia aptikti labai didelės energijos daleles. Jų pagalba galima ~1 mikrono tikslumu nustatyti įkrautos dalelės takelio koordinates. Branduolinės emulsijos plačiai naudojamos kosminėms dalelėms aptikti skambančiuose balionuose ir erdvėlaiviuose.
Fotografinės emulsijos kaip dalelių detektoriai yra šiek tiek panašios į debesų kameras ir burbulų kameras. Pirmą kartą juos panaudojo anglų fizikas S. Powellas, tirdamas kosminius spindulius. Fotografinė emulsija yra želatinos sluoksnis su jame išsklaidytais sidabro bromido grūdeliais. Šviesos įtakoje sidabro bromido grūdeliuose susidaro latentiniai vaizdo centrai, kurie prisideda prie sidabro bromido redukavimo į metalinį sidabrą, kai sukuriamas įprastu fotografiniu ryškikliu. Fizinis šių centrų susidarymo mechanizmas yra metalinio sidabro atomų susidarymas dėl fotoelektrinio efekto. Įkrautų dalelių sukurta jonizacija duoda tą patį rezultatą: atsiranda įjautrintų grūdelių pėdsakas, kurį po vystymosi galima pamatyti mikroskopu.
5. Scintiliacijos detektorius
Scintiliacijos detektorius naudoja tam tikrų medžiagų savybę švytėti (scintiliuoti), kai pro ją praeina įkrauta dalelė. Šviesos kvantai, pagaminti scintiliatoriuje, registruojami naudojant fotodauginimo vamzdelius.
Šiuolaikiniai didelės energijos fizikos matavimo įrenginiai yra sudėtingos sistemos, apimančios dešimtis tūkstančių skaitiklių, sudėtingą elektroniką ir galinčios vienu metu registruoti dešimtis dalelių, susidariusių vieno susidūrimo metu.
Autorius: Fomicheva S.E., Kirovo miesto MBOU „Vidurinės mokyklos Nr. 27“ fizikos mokytojas Geigerio skaitiklis Vilsono kamera Burbulų kamera Fotoemulsijos metodas Scintiliacijos metodas Kibirkšties kamera (1908) Skirta automatiniam dalelių skaičiavimui. Leidžia užregistruoti iki 10 000 ar daugiau dalelių per sekundę. Registruoja beveik kiekvieną elektroną (100%) ir 1 iš 100 gama kvantinį (1%) Sunkiųjų dalelių registracija yra sudėtinga Hansas Wilhelmas Geigeris 1882-1945 Prietaisas: 2. Katodas - plonas metalo sluoksnis 3. Anodas - plonas metalinis siūlas 1 Stiklinis vamzdelis, užpildytas argonu 4. Registravimo įtaisas Norint aptikti γ-kvantą, vidinė vamzdelio sienelė yra padengta medžiaga, iš kurios γ-kvantai išstumia elektronus. Veikimo principas: Veikimas pagrįstas smūgine jonizacija. Įkrauta dalelė, skrendanti per dujas, atskiria elektronus iš atomų. Atsiranda elektronų ir jonų lavina. Srovė per skaitiklį smarkiai padidėja. Per rezistorių R sukuriamas įtampos impulsas, kuris registruojamas skaičiavimo įtaisu. Įtampa tarp anodo ir katodo smarkiai sumažėja. Iškrovimas sustoja, skaitiklis vėl paruoštas darbui (1912 m.) Skirtas stebėti ir gauti informaciją apie daleles. Kai dalelė praeina, ji palieka pėdsaką – pėdsaką, kurį galima stebėti tiesiogiai arba nufotografuoti. Aptinkamos tik įkrautos dalelės, kurios nesukelia atomo jonizacijos; Charles Thomson Reese Wilson 1869-1959 Prietaisas: 7. Kamera užpildyta vandens ir alkoholio garais 1. Dalelių šaltinis 2. Kvarcinis stiklas 3. Elektrodai elektriniam laukui sukurti 6. Vikšrai 5. Stūmoklis 4. Ventiliatorius Veikimo principas: Veiksmas pagrįstas dėl nestabilios būsenos aplinkos naudojimo. Garai kameroje yra beveik prisotinti. Kai stūmoklis nuleidžiamas, įvyksta adiabatinis išsiplėtimas ir garai tampa persotinti. Vandens lašeliai sudaro takelius. Skraidanti dalelė jonizuoja atomus, ant kurių kondensuojasi nestabilios būsenos garai. Stūmoklis pakyla, lašeliai išgaruoja, elektrinis laukas pašalina jonus ir kamera yra paruošta priimti kitą dalelę Informacija apie daleles: išilgai takelio - apie dalelės energiją (kuo daugiau L, tuo daugiau W ); pagal lašų skaičių ilgio vienete - apie greitį (kuo daugiau N, tuo daugiau v); Pagal takelio storį - apie krūvio dydį (kuo daugiau d, tuo daugiau q) Pagal takelio kreivumą magnetiniame lauke - apie dalelės krūvio ir jos masės santykį (kuo daugiau R, kuo daugiau m ir v, tuo daugiau q); Lenkimo kryptimi apie dalelių krūvio ženklą. (1952) Sukurta stebėti ir gauti informaciją apie daleles. Pėdsakai tiriami, tačiau, skirtingai nei debesų kamera, tai leidžia tirti didelės energijos daleles. Turi trumpesnį darbo ciklą – apie 0,1 s. Leidžia stebėti dalelių skilimą ir jo sukeliamas reakcijas. Donaldas Arthuras Glaseris 1926–2013 Įrenginys: panašus į debesų kamerą, tačiau vietoj garų naudojamas skystas vandenilis arba propanas. Stūmoklis nusileidžia, slėgis krenta ir skystis atsiduria nestabilioje, perkaitusioje būsenoje. Garo burbuliukai sudaro takelius. Skraidanti dalelė jonizuoja atomus, kurie tampa garavimo centrais. Stūmoklis pakyla, garai kondensuojasi, elektrinis laukas pašalina jonus ir kamera yra paruošta priimti kitą dalelę (1895 m.) Plokštė padengta emulsija, kurioje yra daug sidabro bromido kristalų. Dalelė, praskrisdama pro šalį, pašalina elektronus iš bromo atomų, o tokių kristalų grandinė suformuoja latentinį vaizdą. Sukūrus šiuose kristaluose atkuriamas metalinis sidabras. Sidabro grūdelių grandinė sudaro takelį. Antoine'as Henri Becquerel Šis metodas leidžia registruoti retus reiškinius tarp dalelių ir branduolių. 1. Aliuminio folija 4. Dinodas 5. Anodas 3. Fotokatodas 2. Scintiliatorius Scintiliacijos metodas apima mažų šviesos blyksnių skaičiavimą, kai alfa dalelės atsitrenkia į ekraną, padengtą cinko sulfidu. Tai scintiliatoriaus ir fotodaugintuvo derinys. Visos dalelės ir 100% gama kvantų yra registruojami. Leidžia nustatyti dalelių energiją. Tai lygiagrečių metalinių elektrodų sistema, tarp kurių esantis tarpas užpildytas inertinėmis dujomis. Atstumas tarp plokščių yra nuo 1 iki 10 cm Iškrovos kibirkštys yra griežtai lokalizuotos. Jie atsiranda ten, kur atsiranda nemokami mokesčiai. Kibirkšties kameros gali būti kelių metrų dydžio. Kai dalelė skrenda tarp plokščių, atsiranda kibirkštis, sukurianti ugningą takelį. Privalumas yra tas, kad registracijos procesas yra valdomas.
Baigti darbai
LAIPSNIO DARBAI
Jau daug kas praėjo ir dabar esate absolventas, jei, žinoma, baigiamąjį darbą rašote laiku. Bet gyvenimas yra toks dalykas, kad tik dabar tau tampa aišku, kad, nustojęs būti studentu, tu prarasi visus studentiškus džiaugsmus, kurių daugelio niekada nebandei, viską atidėliodamas ir atidėdamas vėlesniam laikui. O dabar, užuot pasivyjęs, dirbate su baigiamuoju darbu? Yra puikus sprendimas: atsisiųskite reikiamą baigiamąjį darbą iš mūsų svetainės – ir jūs akimirksniu turėsite daug laisvo laiko!
Disertacijos sėkmingai apgintos pirmaujančiuose Kazachstano Respublikos universitetuose.
Darbo kaina nuo 20 000 tenge
KURSINIAI DARBAI
Kursinis projektas yra pirmasis rimtas praktinis darbas. Būtent su kursinių darbų rašymu prasideda pasiruošimas diplominių projektų rengimui. Jeigu studentas kurso projekte išmoks teisingai pateikti temos turinį ir kompetentingai jį suformatuoti, tai ateityje jam nekils problemų nei rašydamas pranešimus, nei kurdamas baigiamuosius darbus, nei atlikdamas kitas praktines užduotis. Siekiant padėti studentams rašyti tokio pobūdžio studentų darbus ir išsiaiškinti klausimus, kylančius jį rengiant, iš tikrųjų buvo sukurta ši informacinė skiltis.
Darbo kaina nuo 2500 tenge
MAGISTRŲ DISERTACIJAI
Šiuo metu Kazachstano ir NVS šalių aukštosiose mokyklose labai įprastas aukštojo profesinio išsilavinimo lygis, sekantis po bakalauro – magistro. Magistrantūros programoje studentai mokosi turėdami tikslą įgyti magistro laipsnį, kuris daugumoje pasaulio šalių pripažįstamas labiau nei bakalauro laipsnis, taip pat pripažįstamas užsienio darbdavių. Magistrantūros studijų rezultatas – magistro baigiamojo darbo gynimas.
Pateiksime Jums naujausią analitinę ir tekstinę medžiagą, į kurią įeina 2 moksliniai straipsniai ir santrauka.
Darbo kaina nuo 35 000 tenge
PRAKTIKOS ATASKAITOS
Atlikus bet kokios rūšies studentų praktiką (mokomąją, gamybinę, prieš baigiamąją), reikalinga ataskaita. Šis dokumentas bus studento praktinio darbo patvirtinimas ir praktikos įvertinimo formavimo pagrindas. Paprastai, norint sudaryti praktikos ataskaitą, reikia rinkti ir analizuoti informaciją apie įmonę, atsižvelgti į organizacijos, kurioje atliekama praktika, struktūrą ir darbo tvarką, sudaryti kalendorinį planą ir aprašyti savo praktinę veiklą. veikla.
Padėsime surašyti ataskaitą apie atliktą praktiką, atsižvelgdami į konkrečios įmonės veiklos specifiką.
>> Elementariųjų dalelių stebėjimo ir registravimo metodai
13 skyrius. ATOMO BRANDUOTO FIZIKA
Posakiai atomo branduolys ir elementarios dalelės jau buvo paminėti keletą kartų. Jūs žinote, kad atomas susideda iš branduolio ir elektronų. Pats atomo branduolys susideda iš elementariųjų dalelių, neutronų ir protonų. Fizikos šaka, tirianti atomų branduolių sandarą ir virsmą, vadinama branduoline fizika. Iš pradžių nebuvo skirstymo į branduolinę fiziką ir elementariųjų dalelių fiziką. Su elementariųjų dalelių pasaulio įvairove fizikai susidūrė tirdami branduolinius procesus. Elementariųjų dalelių fizikos atskyrimas į savarankišką studijų sritį įvyko apie 1950 m. Šiandien yra dvi nepriklausomos fizikos šakos: vienos iš jų turinys yra atomų branduolių studijos, o kitos – atomų branduolių studijos. elementariųjų dalelių prigimtis, savybės ir tarpusavio virsmai.
§ 97 ELEMENTINIŲ DALELĖS STEBĖJIMO IR REGISTRAVIMO METODAI
Pirmiausia susipažinkime su prietaisais, kurių dėka atsirado ir pradėjo vystytis atomo branduolio ir elementariųjų dalelių fizika. Tai prietaisai, skirti fiksuoti ir tirti branduolių ir elementariųjų dalelių susidūrimus bei tarpusavio transformacijas. Jie yra tie, kurie suteikia žmonėms reikiamą informaciją apie mikropasaulį.
Elementariųjų dalelių registravimo prietaisų veikimo principas. Bet koks prietaisas, aptinkantis elementarias daleles ar judančius atominius branduolius, yra tarsi užtaisytas pistoletas su plaktuku. Nedidelė jėga, paspaudus ginklo gaiduką, sukelia efektą, kuris nepalyginamas su įdėtomis pastangomis – šūviu.
Įrašymo įrenginys yra daugiau ar mažiau sudėtinga makroskopinė sistema, kurios būsena gali būti nestabili. Esant nedideliam sutrikimui, kurį sukelia praeinanti dalelė, prasideda sistemos perėjimo į naują, stabilesnę būseną procesas. Šis procesas leidžia registruoti dalelę. Šiuo metu naudojama daugybė skirtingų dalelių aptikimo metodų.
Priklausomai nuo eksperimento tikslų ir sąlygų, kuriomis jis atliekamas, naudojami tam tikri įrašymo įrenginiai, kurie skiriasi vienas nuo kito savo pagrindinėmis savybėmis.
Dujų išlydžio Geigerio skaitiklis. Geigerio skaitiklis yra vienas iš svarbiausių automatinio dalelių skaičiavimo prietaisų.
Skaitiklis (13.1 pav.) susideda iš stiklinio vamzdžio, iš vidaus padengto metaliniu sluoksniu (katodu) ir plonu metaliniu siūlu, einančio išilgai vamzdžio ašies (anodo). Vamzdis užpildytas dujomis, dažniausiai argonu. Skaitiklis veikia pagal smūginę jonizaciją. Įkrauta dalelė (elektronas, -dalelė ir kt.), skrisdama per dujas, pašalina elektronus iš atomų ir sukuria teigiamus jonus bei laisvuosius elektronus. Elektrinis laukas tarp anodo ir katodo (jiems taikoma aukšta įtampa) pagreitina elektronus iki energijos, kuriai esant prasideda smūginė jonizacija. Atsiranda jonų lavina, o srovė per skaitiklį smarkiai padidėja. Tokiu atveju per apkrovos rezistorių R sukuriamas įtampos impulsas, kuris tiekiamas į įrašymo įrenginį.
Kad skaitiklis užregistruotų kitą į jį pataikiusią dalelę, lavinos iškrova turi būti užgesinta. Tai vyksta automatiškai. Kadangi šiuo metu atsiranda srovės impulsas, apkrovos rezistoriaus R įtampos kritimas yra didelis, įtampa tarp anodo ir katodo smarkiai sumažėja - tiek, kad iškrova sustoja.
Geigerio skaitiklis daugiausia naudojamas elektronams ir kvantams (didelės energijos fotonams) įrašyti.
Šiuo metu yra sukurti skaitikliai, kurie veikia tais pačiais principais.
Vilsono kamera. Skaitikliai leidžia tik užregistruoti dalelės praėjimo per juos faktą ir užfiksuoti kai kurias jos charakteristikas. Debesų kameroje, sukurtoje 1912 m., greitai įkraunama dalelė palieka pėdsaką, kurį galima stebėti tiesiogiai arba nufotografuoti. Šį įrenginį galima pavadinti langu į mikropasaulį, tai yra į elementariųjų dalelių ir iš jų susidedančių sistemų pasaulį.
Debesų kameros veikimo principas pagrįstas persotintų garų kondensacija ant jonų, kad susidarytų vandens lašeliai. Šiuos jonus savo trajektorijoje sukuria judanti įkrauta dalelė.
Debesų kamera – tai hermetiškai uždarytas indas, pripildytas vandens arba alkoholio garų arti soties (13.2 pav.). Staigiai nuleidus stūmoklį dėl sumažėjusio slėgio po juo, garai kameroje plečiasi adiabatiškai. Dėl to įvyksta aušinimas ir garai tampa persotinti. Tai nestabili garų būsena: jie lengvai kondensuojasi, jei inde atsiranda kondensacijos centrų. Centrai
kondensacija tampa jonais, kuriuos kameros darbinėje erdvėje formuoja skraidanti dalelė. Jei dalelė patenka į kamerą iš karto po to, kai garai išsiplečia, tada jos kelyje atsiranda vandens lašeliai. Šie lašeliai sudaro matomą skraidančios dalelės pėdsaką – takelį (13.3 pav.). Tada kamera grįžta į pradinę būseną, o jonai pašalinami elektriniu lauku. Priklausomai nuo fotoaparato dydžio, veikimo režimo atkūrimo laikas svyruoja nuo kelių sekundžių iki dešimčių minučių.
Informacija, kurią teikia debesų kameros takeliai, yra daug turtingesnė, nei gali pateikti skaitikliai. Iš takelio ilgio galima nustatyti dalelės energiją, o iš lašelių skaičiaus takelio ilgio vienete – jos greitį. Kuo ilgesnis dalelės bėgimas, tuo didesnė jos energija. Ir kuo daugiau vandens lašelių susidaro trasos ilgio vienete, tuo mažesnis jo greitis. Didesnio krūvio dalelės palieka storesnį pėdsaką.
Sovietų fizikai P. L. Kapitsa ir D. V. Skobeltsyn pasiūlė debesų kamerą patalpinti į vienodą magnetinį lauką.
Magnetinis laukas veikia judančią įkrautą dalelę tam tikra jėga (Lorenco jėga). Ši jėga išlenkia dalelės trajektoriją nekeisdama jos greičio modulio. Kuo didesnis dalelės krūvis ir mažesnė jos masė, tuo didesnis takelio kreivumas. Iš takelio kreivumo galima nustatyti dalelės krūvio ir jos masės santykį. Jei žinomas vienas iš šių dydžių, tada kitą galima apskaičiuoti. Pavyzdžiui, pagal dalelės krūvį ir jos takelio kreivumą galima rasti dalelės masę.
Burbulų kamera. 1952 metais amerikiečių mokslininkas D. Glaseris pasiūlė naudoti perkaitintą skystį dalelių pėdsakams aptikti. Tokiame skystyje ant jonų (garavimo centrų), susidarančių judant greitai įkrautai dalelei, atsiranda garų burbuliukai, suteikiantys matomą pėdsaką. Tokio tipo kameros buvo vadinamos burbulų kameromis.
Pradinėje būsenoje skystis kameroje yra aukšto slėgio, kuris neleidžia jam užvirti, nepaisant to, kad skysčio temperatūra yra šiek tiek aukštesnė už virimo temperatūrą esant atmosferos slėgiui. Staigiai sumažėjus slėgiui, skystis perkaista ir trumpą laiką bus nestabilios būsenos. Šiuo konkrečiu metu skrendančios įkrautos dalelės sukelia pėdsakus, susidedančius iš garų burbuliukų (1.4.4 pav.). O naudojami skysčiai daugiausia yra skystas vandenilis ir propanas. Burbulų kameros veikimo ciklas trumpas – apie 0,1 s.
Burbulų kameros pranašumas prieš Vilsono kamerą yra dėl didesnio darbinės medžiagos tankio. Dėl to dalelių keliai pasirodo gana trumpi, o kameroje įstringa net ir didelės energijos dalelės. Tai leidžia stebėti eilę nuoseklių dalelės transformacijų ir jos sukeliamų reakcijų.
Debesų kameros ir burbulų kameros takeliai yra vienas iš pagrindinių informacijos apie dalelių elgseną ir savybes šaltinių.
Stebint elementariųjų dalelių pėdsakus susidaro stiprus įspūdis ir atsiranda tiesioginio kontakto su mikrokosmu jausmas.
Storasluoksnių fotografinių emulsijų metodas. Dalelėms aptikti kartu su debesų kameromis ir burbulų kameromis naudojamos storo sluoksnio fotografinės emulsijos. Greitai įkrautų dalelių jonizuojantis poveikis fotografinės plokštės emulsijai leido prancūzų fizikai A. Becquerel 1896 metais atrasti radioaktyvumą. Fotoemulsijos metodą sukūrė sovietų fizikai L. V. Mysovskis, G. B. Ždanovas ir kt.
Fotografinėje emulsijoje yra daug mikroskopinių sidabro bromido kristalų. Greitai įkraunama dalelė, prasiskverbianti į kristalą, pašalina elektronus iš atskirų bromo atomų. Tokių kristalų grandinė sudaro latentinį vaizdą. Išvystant šiuose kristaluose atkuriamas metalinis sidabras ir sidabro grūdelių grandinė sudaro dalelių takelį (13.5 pav.). Tako ilgis ir storis gali būti naudojami dalelės energijai ir masei įvertinti.
Dėl didelio fotografinės emulsijos tankio pėdsakai yra labai trumpi (apie 10 -3 cm radioaktyvių elementų skleidžiamoms dalelėms), tačiau fotografuojant juos galima padidinti.
Fotografinių emulsijų pranašumas yra tas, kad ekspozicijos laikas gali būti tiek ilgas, kiek pageidaujama. Tai leidžia įrašyti retus įvykius. Taip pat svarbu, kad dėl didelės fotoemulsijų stabdymo galios daugėja stebimų įdomių reakcijų tarp dalelių ir branduolių.
Nekalbėjome apie visus įrenginius, fiksuojančius elementarias daleles. Šiuolaikiniai retųjų ir trumpalaikių dalelių aptikimo instrumentai yra labai sudėtingi. Jų kūrime dalyvauja šimtai žmonių.
1. Ar galima registruoti neįkrautas daleles naudojant debesų kamerą?
2. Kokius pranašumus turi burbulų kamera prieš Vilsono kamerą!
