Физика, гр.258 - 2 курс

Июня  2020 год (урок второй)

Добрый день!

Ребята, сегодня тема нашего урока «Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц».

Цели урока: ознакомиться с устройствами, с помощью которых развивалась физика атомных ядер и элементарных частиц и, благодаря которым получили необходимую информацию о процессах в микромире

Для достижения положительных итогов урока вам необходимо:

1. Записать в рабочую тетрадь число, аудиторная работа, тема урока:

2. Просмотреть видеоматериалы по ссылке:

https://www.youtube.com/watch?v=7FXYUfbZ5ec&feature=emb_logo

3. Изучи следующую информацию

Сегодня на уроке мы познакомимся с устройствами, созданными для регистрации и изучения различных ионизирующих излучений: это газоразрядный счетчик Гейгера, камера Вильсона, Пузырьковая камера, метод толстослойных эмульсий. Необходимо отметить, что эти устройства отличаются по своим характеристикам, ни одно из устройств не является универсальным.

Счетчик Гейгера  представляет собой стеклянный баллон, внутренняя поверхность которого покрыта металлическим проводящим слоем, и тонкую нить, натянутую вдоль оси баллона. Действие счетчика основано на ударной ионизации. Счетчик хорошо регистрирует электроны, 1из 100 γ-квантов, регистрация α частиц затруднена.

Дозиметры - группа современных приборов используемых как на производстве, так и в быту.

Основой этих приборов является счетчик Гейгера. Они широко используются в системах безопасности для обеспечения противодействия радиационному терроризму, для оценки радиационного загрязнения местности, зданий и сооружений, жилых и производственных помещений, транспортных средств, стройматериалов, металлолома, предметов быта, проведения оценок радиоактивности в подсобном хозяйстве, а также оценки радиационного загрязнения ягод и грибов. Все чаще возникает необходимость поиска радиоактивных веществ по фотонному, альфа- и бета- излучениям в помещениях и при личном досмотре людей или их ручной клади. Эти приборы не требуют специального обучения для работы с ними, их цена сопоставима с ценой современного калькулятора.

Камера Вильсона представляет собой цилиндр с прозрачными торцами. Внутрь цилиндра введен источник ионизированных частиц. Для удаления ионов газа, которые образуются в результате столкновений с ионизирующими частицами, стеклянные окна покрыты изнутри токопроводящей пленкой, на которую подается высокое напряжение от высоковольтного источника. Действие камеры основано на конденсации пересыщенных паров этилового спирта на ионах с образованием капелек воды, которые образуются при столкновении молекул газа с ионизирующими частицами. На экране видны треки частиц в виде туманных следов конденсированных молекул спирта. Камера Вильсона дает возможность определить энергию частицы, ее скорость, величину заряда, отношение величины заряда к ее массе и саму массу.

След α-частицы, испытавшей два столкновения в камере Вильсона

Пузырьковая камера – трековый детектор элементарных заряженных частиц, в котором трек (след) частицы образует цепочка пузырьков пара вдоль траектории её движения. Изобретена А. Глэзером в 1952 г. Принцип действия пузырьковой камеры напоминает принцип действия камеры Вильсона. В последней используется свойство перенасыщенного пара конденсироваться в мельчайшие капельки вдоль траектории заряженных частиц. В пузырьковой камере используется свойство чистой перегретой жидкости вскипать (образовывать пузырьки пара) вдоль пути пролёта заряженной частицы. Важным преимуществом пузырьковой камеры по сравнению с камерой Вильсона и диффузионной камерой является то, что в качестве рабочей среды в ней используется жидкость (жидкие водород, гелий, неон, ксенон, фреон, пропан и их смеси). Эти жидкости, являясь одновременно мишенью и детектирующей средой, обладают на 2-3 порядка большей плотностью, чем газы, что многократно увеличивает вероятность появления в них событий, достойных изучения, и позволяют целиком “уместить” в своём объёме треки высокоэнергичных частиц.

Пузырьковые камеры могут достигать очень больших размеров (до 40 м³). Их, как и камеры Вильсона, помещают в магнитное поле.

Недостатком пузырьковой камеры является то, что её невозможно (в отличие от камеры Вильсона) быстро “включить” по сигналам внешних детекторов, осуществляющих предварительный отбор событий, так как жидкость слишком инерционна и не поддается очень быстрому расширению. Поэтому пузырьковые камеры, будучи синхронизованы с работой ускорителя, регистрируют все события, инициируемые в камере пучком частиц. Значительная часть этих событий не представляет интереса.