Презентация по теме: "Методы регистрации элементарных частиц"

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ ЧАСТИЦ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЧАСТИЦ

• Счётчик Гейгера
• Камера Вильсона
• Пузырьковая камера
• Толстослойная фотоэмульсия
• Метод сцинтилляций

1. Метод сцинтилляций

• 1903г. Крукс
• Спинтарископ – цилиндр, на дне которого помещен экран из сернистого цинка. Вблизи экрана на игле - соль радия. Вспышки рассматриваются через лупу.

Недостатки:

• Не дает необходимой точности, т.к. Результат подсчета вспышек зависит от остроты зрения наблюдателя.

2. Счётчик Гейгера

1908г.

Устройство

• металлический цилиндр – катод (отрицательно заряженный электрод),
• тонкая проволока — анод (положительный электрод).
• стеклянная трубка, заполненная разреженным газом (аргоном).

2. Счётчик Гейгера

• Катод и анод через сопротивление R присоединены к источнику высокого напряжения.
• Между электродами - электрическое поле.

К

Т

–

+

А

Принцип действия

ударная

ионизация

газа

• В трубку влетает частица

• Она ионизирует атомы газа

• Образуется электронно-ионные пары

• Электроны и ионы двигаются к электродам.

Принцип действия

• Напряжённость поля велика

• Электроны приобретают большую энергию, ионизируют атомы газа

• новое поколение ионов и электронов

• электронно-ионная лавина

• возрастание силы тока и напряжения .

 разряд прекращается " width="640"

Принцип действия

падение напряжения на сопротивлении R

падения напряжения между катодом и анодом

 разряд прекращается

Применение

• Регистрация электронов
• Регистрация γ-частиц
• Регистрирует только факт пролета частицы.

3. Камера Вильсона

1912 г

Устройство

• Стеклянный цилиндр с крышкой
• Поршень Р.
• На дне камеры - чёрная ткань .
• Ткань увлажнена смесью воды с этиловым спиртом  воздух в камере насыщен парами

Принцип действия

используется

пересыщенный

пар

• Поршень вниз

• воздух и пары жидкостей расширяются,

• внутренняя энергия, температура понижаются

• пары пересыщены, т. е. переходят в неустойчивое состояние, при котором они будут конденсироваться на ядрах конденсации.

Принцип действия

• Частицы пролетают с большой v через газ, создают на своём пути ионы.

• Эти ионы становятся ядрами конденсации , на которых пары жидкостей конденсируются в виде маленьких капелек

• Вдоль пути частицы - след из капелек (трек) , её траектория становится видимой.

а -частица

протон

электрон

Преимущества

По трекам, их искривлению в магнитном поле можно судить о

• знаке заряда,
• массе,
• энергии,
• заряде.

Треки частиц в камере фотографируют

4. Пузырьковая камера

• В 1952 г.
• американский ученый Д. Глейзером

4. Пузырьковая камера

• используется перегретая жидкость;
• фиксирует траекторию движения частицы, вдоль которой образуются пузырьки при закипании жидкости.

поршень

Преимущества

• Обладает большим быстродействием по сравнению с камерой Вильсона

5. Толстослойная фотоэмульсия

• образование скрытого изображения траектории, которое появляется при проявлении фотоэмульсии.

5. Толстослойная фотоэмульсия

• образование скрытого изображения траектории, которое появляется при проявлении фотоэмульсии.
• Фотоэмульсия содержит большое количество кристалликов серебра.

Обобщение

• Счётчик Гейгера: действие основано на ударной ионизации газа; фиксирует только факт пролёта частицы.
• Камера Вильсона: используется пересыщенный пар; фиксируется траектория полёта заряженной частицы, вдоль которой возникают ионы, на которых конденсируются капельки жидкости.
• Пузырьковая камера: используется перегретая жидкость; фиксирует траекторию движения частицы, вдоль которой образуются пузырьки при закипании жидкости.
• Толстослойная фотоэмульсия: образование скрытого изображения траектории, которое появляется при проявлении фотоэмульсии.

Это интересно!

• Самая большая в мире пузырьковая камера стоимостью 7 млн долл. была построена в октябре 1973 г. в Уэстоне, штат Иллинойс, США. Она имеет 4,57 м в диаметре, вмещает 33 тыс. л жидкого водорода при температуре –247°C и снабжена сверхпроводящим магнитом, создающим поле 3 Тл.