Fisica del nucleo atomico. Metodi sperimentali per la registrazione delle particelle elementari. Metodi per la registrazione delle particelle elementari Metodi per l'osservazione e la registrazione delle particelle tabella
Piano di lezione di fisica per l'11a elementare.
Soggetto: Metodi per l'osservazione e la registrazione delle particelle elementari.
Scopo della lezione: familiarizzare gli studenti con i dispositivi con l'aiuto dei quali si è sviluppata la fisica dei nuclei atomici e delle particelle elementari; Le informazioni necessarie sui processi nel microcosmo sono state ottenute proprio grazie a questi dispositivi.
Durante le lezioni
Controllo dei compiti con il metodo del sondaggio frontale
Qual era la contraddizione tra il modello dell'atomo di Rutherford e la fisica classica?
I postulati quantistici di Bohr.
9) Compito. Quanto cambia l'energia di un elettrone in un atomo di idrogeno quando l'atomo emette un fotone con una lunghezza d'onda di 4,86 ∙ 10-7 m?
Soluzione. ∆E = hν; ν = c/λ; ∆E = h c /λ; ∆E=4.1 ∙10-19 J.
2. Imparare nuovo materiale
Dispositivo di registrazione è un sistema macroscopico in posizione instabile. Per qualsiasi disturbo causato dal passaggio di una particella, il sistema si sposta in una posizione più stabile. Il processo di transizione consente la registrazione della particella. Attualmente esistono molti dispositivi per la registrazione delle particelle elementari. Diamo un'occhiata ad alcuni di loro.
A) Contatore Geiger a scarica di gas.
Questo dispositivo viene utilizzato per il conteggio automatico delle particelle.
Spiegare il dispositivo del misuratore utilizzando un poster. Il contatore funziona in base alla ionizzazione per impatto.
Per registrare i γ - quanti e gli elettroni viene utilizzato un contatore Geiger; il contatore rileva e conta chiaramente quasi tutti gli elettroni e solo uno su cento γ - quanti;
Le particelle pesanti non vengono conteggiate dal contatore. Ci sono contatori che funzionano secondo altri principi.
B)Camera di Wilson.
Il contatore conta solo il numero di particelle che volano. La camera di Wilson, progettata nel 1912, presenta una traccia (traccia) rimasta dopo il passaggio di una particella, che può essere osservata, fotografata e studiata.
Gli scienziati hanno definito la camera a nebbia una finestra sul micromondo.
Spiegare il design e il principio di funzionamento della fotocamera utilizzando il poster. L'azione di una camera a nebbia si basa sulla condensazione del vapore sovrasaturo, che forma tracce di goccioline d'acqua sugli ioni. La lunghezza della traccia può essere utilizzata per determinare l'energia della particella; in base al numero di goccioline per unità di lunghezza del binario viene calcolata la sua velocità; La carica della particella volante è determinata dallo spessore della pista. Avendo posizionato la fotocamera in un campo magnetico, abbiamo notato la curvatura della traccia, che è tanto maggiore quanto maggiore è la carica e quanto minore è la massa della particella. Determinata la carica della particella e conoscendo la curvatura della pista, se ne calcola la massa.
IN)Camera a bolle.
Lo scienziato americano Glaser, nel 1952, creò un nuovo tipo di camera per studiare le particelle elementari. Era simile a una camera a nebbia, ma il fluido di lavoro veniva sostituito; i vapori sovrasaturi furono sostituiti da liquidi surriscaldati. Una particella in rapido movimento, quando si muoveva attraverso un liquido, formava bolle sugli ioni (mentre il liquido bolliva): la camera era chiamata camera a bolle.
L'elevata densità della sostanza di lavoro conferisce alla camera a bolle un vantaggio rispetto a una camera a nebbia.
I percorsi delle particelle nella camera a bolle sono brevi, ma le interazioni sono più forti e alcune particelle rimangono intrappolate nella sostanza di lavoro. Di conseguenza, diventa possibile osservare le trasformazioni delle particelle. Le tracce sono la principale fonte di informazioni sulle proprietà delle particelle.
G)Metodo delle fotoemulsioni a strato spesso.
L'effetto ionizzante delle particelle cariche su un'emulsione su lastra fotografica viene utilizzato per studiare le proprietà delle particelle elementari insieme a una camera a bolle e una camera a nebbia. Una particella carica penetra ad alta velocità in un'emulsione fotografica contenente cristalli di bromuro d'argento. Rimuovendo gli elettroni da alcuni atomi di bromo nell'emulsione, appare un'immagine latente. La traccia delle particelle appare dopo lo sviluppo della lastra fotografica. L'energia e la massa delle particelle vengono calcolate dalla lunghezza e dallo spessore della traccia.
Esistono molti altri dispositivi e strumenti che registrano e studiano le particelle elementari.
3. Consolidamento del materiale studiato.
1) Cos'è un dispositivo di registrazione?
2) Il principio di funzionamento del contatore Geiger; Camere di Wilson; camera a bolle, metodo della fotoemulsione a strato spesso.
3) Quali vantaggi presenta una camera a bolle rispetto ad una camera a nebbia?
Riassumiamo la lezione.
Compiti a casa: §98, ripetere, §97
Scopo della lezione: familiarizzare gli studenti con i dispositivi con l'aiuto dei quali si è sviluppata la fisica dei nuclei atomici e delle particelle elementari; Le informazioni necessarie sui processi nel microcosmo sono state ottenute proprio grazie a questi dispositivi.
Durante le lezioni
1. Controllo dei compiti con il metodo del sondaggio frontale
1) Che tipo di radiazione si chiama indotta?
2) Quando sono comparsi i primi laser; chi sono i loro creatori?
3) Quali sono le proprietà della radiazione laser?
4) Qual è il principio di funzionamento dei laser?
5) A cosa serve il sistema a tre livelli?
6) Come funziona un laser a rubino?
7) Quali altri tipi di laser esistono?
8) Dove vengono utilizzati i laser?
9) Compito. Quanto cambia l'energia di un elettrone in un atomo di idrogeno quando l'atomo emette un fotone con una lunghezza d'onda di 4,86 ∙ 10-7 m?
Soluzione. ∆E = hν; ν = c/λ; ∆E = h c /λ; ∆E=4.1 ∙10-19 J.
2. Imparare nuovo materiale
Un dispositivo di registrazione è un sistema macroscopico in posizione instabile. Per qualsiasi disturbo causato dal passaggio di una particella, il sistema si sposta in una posizione più stabile. Il processo di transizione consente la registrazione della particella. Attualmente esistono molti dispositivi per la registrazione delle particelle elementari. Diamo un'occhiata ad alcuni di loro.
A) Contatore Geiger a scarica di gas.
Questo dispositivo viene utilizzato per il conteggio automatico delle particelle.
Spiegare il dispositivo del misuratore utilizzando un poster. Il contatore funziona in base alla ionizzazione per impatto.
Per registrare i γ-quanti e gli elettroni viene utilizzato un contatore Geiger; il contatore rileva e conta chiaramente quasi tutti gli elettroni e solo uno su cento γ-quanti.
Le particelle pesanti non vengono conteggiate dal contatore. Ci sono contatori che funzionano secondo altri principi.
B) Camera di Wilson.
Il contatore conta solo il numero di particelle che volano. La camera di Wilson, progettata nel 1912, presenta una traccia (traccia) rimasta dopo il passaggio di una particella, che può essere osservata, fotografata e studiata.
Gli scienziati hanno definito la camera a nebbia una finestra sul micromondo.
Spiegare il design e il principio di funzionamento della fotocamera utilizzando il poster. L'azione di una camera a nebbia si basa sulla condensazione del vapore sovrasaturo, che forma tracce di goccioline d'acqua sugli ioni. La lunghezza della traccia può essere utilizzata per determinare l'energia della particella; in base al numero di goccioline per unità di lunghezza del binario viene calcolata la sua velocità; La carica della particella volante è determinata dallo spessore della pista. Avendo posizionato la fotocamera in un campo magnetico, abbiamo notato la curvatura della traccia, che è tanto maggiore quanto maggiore è la carica e quanto minore è la massa della particella. Determinata la carica della particella e conoscendo la curvatura della pista, se ne calcola la massa.
B) Camera a bolle.
Lo scienziato americano Glaser, nel 1952, creò un nuovo tipo di camera per studiare le particelle elementari. Era simile a una camera a nebbia, ma al suo interno veniva sostituito il fluido di lavoro; i vapori sovrasaturi furono sostituiti da liquidi surriscaldati. Una particella in rapido movimento, quando si muoveva attraverso un liquido, formava bolle sugli ioni (mentre il liquido bolliva): la camera era chiamata camera a bolle.
L'elevata densità della sostanza di lavoro conferisce alla camera a bolle un vantaggio rispetto a una camera a nebbia.
I percorsi delle particelle nella camera a bolle sono brevi, ma le interazioni sono più forti e alcune particelle rimangono intrappolate nella sostanza di lavoro. Di conseguenza, diventa possibile osservare le trasformazioni delle particelle. Le tracce sono la principale fonte di informazioni sulle proprietà delle particelle.
D) Metodo delle emulsioni fotografiche a strato spesso.
L'effetto ionizzante delle particelle cariche su un'emulsione su lastra fotografica viene utilizzato per studiare le proprietà delle particelle elementari insieme a una camera a bolle e una camera a nebbia. Una particella carica penetra ad alta velocità in un'emulsione fotografica contenente cristalli di bromuro d'argento. Rimuovendo gli elettroni da alcuni atomi di bromo nell'emulsione, appare un'immagine latente. La traccia delle particelle appare dopo lo sviluppo della lastra fotografica. L'energia e la massa delle particelle vengono calcolate dalla lunghezza e dallo spessore della traccia.
>> Metodi per l'osservazione e la registrazione delle particelle elementari
Capitolo 13. FISICA DEL NUCLEO ATOMICO
Le espressioni nucleo atomico e particelle elementari sono già state citate più volte. Sai che un atomo è costituito da un nucleo ed elettroni. Il nucleo atomico stesso è costituito da particelle elementari, neutroni e protoni. La branca della fisica che studia la struttura e la trasformazione dei nuclei atomici è chiamata fisica nucleare. Inizialmente non esisteva alcuna divisione tra fisica nucleare e fisica delle particelle elementari. I fisici hanno incontrato la diversità del mondo delle particelle elementari studiando i processi nucleari. La separazione della fisica delle particelle elementari in un campo di studio indipendente avvenne intorno al 1950. Oggi esistono due rami indipendenti della fisica: il contenuto di uno di essi è lo studio dei nuclei atomici, e il contenuto dell'altro è lo studio dei nuclei atomici. natura, proprietà e trasformazioni reciproche delle particelle elementari.
§ 97 METODI DI OSSERVAZIONE E REGISTRAZIONE DELLE PARTICELLE ELEMENTARI
Per prima cosa, facciamo conoscenza con i dispositivi grazie ai quali è nata e ha iniziato a svilupparsi la fisica del nucleo atomico e delle particelle elementari. Si tratta di dispositivi per la registrazione e lo studio delle collisioni e delle mutue trasformazioni di nuclei e particelle elementari. Sono loro che forniscono alle persone le informazioni necessarie sul micromondo.
Il principio di funzionamento dei dispositivi per la registrazione delle particelle elementari. Qualsiasi dispositivo in grado di rilevare particelle elementari o nuclei atomici in movimento è come una pistola carica con il cane armato. Una piccola quantità di forza quando si preme il grilletto di una pistola provoca un effetto che non è paragonabile allo sforzo impiegato: uno sparo.
Un dispositivo di registrazione è un sistema macroscopico più o meno complesso che può trovarsi in uno stato instabile. Con un piccolo disturbo causato dal passaggio di una particella, inizia il processo di transizione del sistema verso un nuovo stato più stabile. Questo processo rende possibile registrare una particella. Esistono molti metodi diversi di rilevamento delle particelle attualmente in uso.
A seconda degli scopi dell'esperimento e delle condizioni in cui viene eseguito, vengono utilizzati alcuni dispositivi di registrazione, diversi tra loro per le loro caratteristiche principali.
Contatore Geiger a scarica di gas. Il contatore Geiger è uno dei dispositivi più importanti per il conteggio automatico delle particelle.
Il contatore (Fig. 13.1) è costituito da un tubo di vetro rivestito internamente da uno strato metallico (catodo) e da un sottile filo metallico che corre lungo l'asse del tubo (anodo). Il tubo è riempito di gas, solitamente argon. Il contatore funziona in base alla ionizzazione per impatto. Una particella carica (elettrone, particella, ecc.), volando attraverso un gas, rimuove gli elettroni dagli atomi e crea ioni positivi ed elettroni liberi. Il campo elettrico tra l'anodo e il catodo (a essi viene applicata l'alta tensione) accelera gli elettroni alle energie alle quali inizia la ionizzazione da impatto. Si verifica una valanga di ioni e la corrente attraverso il contatore aumenta notevolmente. In questo caso, sul resistore di carico R viene generato un impulso di tensione, che viene alimentato al dispositivo di registrazione.
Affinché il contatore possa registrare la prossima particella che lo colpisce, la scarica della valanga deve essere estinta. Ciò avviene automaticamente. Poiché nel momento in cui appare l'impulso di corrente, la caduta di tensione sul resistore di carico R è elevata, la tensione tra l'anodo e il catodo diminuisce bruscamente, tanto che la scarica si arresta.
Il contatore Geiger viene utilizzato principalmente per registrare elettroni e quanti (fotoni ad alta energia).
Attualmente sono stati creati contatori che funzionano secondo gli stessi principi.
Camera di Wilson. I contatori consentono solo di registrare il fatto che una particella li attraversa e di registrare alcune delle sue caratteristiche. In una camera a nebbia, creata nel 1912, una particella carica velocemente lascia una traccia che può essere osservata direttamente o fotografata. Questo dispositivo può essere definito una finestra sul micromondo, cioè il mondo delle particelle elementari e dei sistemi costituiti da esse.
Il principio di funzionamento di una camera a nebbia si basa sulla condensazione del vapore sovrasaturo sugli ioni per formare goccioline d'acqua. Questi ioni vengono creati lungo la sua traiettoria da una particella carica in movimento.
Una camera a nebbia è un recipiente ermeticamente chiuso riempito con acqua o vapore alcolico vicino alla saturazione (Fig. 13.2). Quando il pistone viene abbassato bruscamente, a causa della diminuzione della pressione al di sotto di esso, il vapore nella camera si espande adiabaticamente. Di conseguenza, si verifica il raffreddamento e il vapore diventa sovrasaturo. Questo è uno stato instabile del vapore: si condensa facilmente se nel recipiente compaiono centri di condensa. Centri
la condensa diventa ioni, che si formano nello spazio di lavoro della camera da una particella volante. Se una particella entra nella camera immediatamente dopo l'espansione del vapore, sul suo percorso compaiono gocce d'acqua. Queste goccioline formano una traccia visibile della particella volante: una traccia (Fig. 13.3). La camera ritorna quindi al suo stato originale e gli ioni vengono rimossi da un campo elettrico. A seconda delle dimensioni della telecamera, il tempo per ripristinare la modalità operativa varia da alcuni secondi a decine di minuti.
Le informazioni fornite dalle tracce in una camera a nebbia sono molto più ricche di quelle che possono fornire i contatori. Dalla lunghezza della traccia è possibile determinare l'energia della particella e dal numero di goccioline per unità di lunghezza della traccia la sua velocità. Più lunga è la traccia di una particella, maggiore è la sua energia. E più gocce d'acqua si formano per unità di lunghezza della pista, minore è la sua velocità. Le particelle con carica maggiore lasciano una traccia più spessa.
I fisici sovietici P. L. Kapitsa e D. V. Skobeltsyn proposero di collocare una camera a nebbia in un campo magnetico uniforme.
Un campo magnetico agisce su una particella carica in movimento con una certa forza (forza di Lorentz). Questa forza piega la traiettoria della particella senza modificare il modulo della sua velocità. Maggiore è la carica della particella e minore è la sua massa, maggiore è la curvatura della pista. Dalla curvatura della pista si può determinare il rapporto tra la carica della particella e la sua massa. Se una di queste quantità è nota, è possibile calcolare l'altra. Ad esempio, dalla carica di una particella e dalla curvatura della sua traiettoria si può ricavare la massa della particella.
Camera a bolle. Nel 1952, lo scienziato americano D. Glaser propose di utilizzare un liquido surriscaldato per rilevare le tracce delle particelle. In un tale liquido, sugli ioni (centri di vaporizzazione) formati durante il movimento di una particella carica veloce compaiono bolle di vapore, dando una traccia visibile. Camere di questo tipo erano chiamate camere a bolle.
Nello stato iniziale, il liquido nella camera è ad alta pressione, il che gli impedisce di bollire, nonostante la temperatura del liquido sia leggermente superiore al punto di ebollizione a pressione atmosferica. Con una forte diminuzione della pressione, il liquido si surriscalda e per un breve periodo si troverà in uno stato instabile. Le particelle cariche che volano in questo particolare momento provocano la comparsa di tracce costituite da bolle di vapore (Fig. 1.4.4). E i liquidi utilizzati sono principalmente idrogeno liquido e propano. Il ciclo operativo della camera a bolle è breve: circa 0,1 s.
Il vantaggio della camera a bolle rispetto alla camera Wilson è dovuto alla maggiore densità della sostanza di lavoro. Di conseguenza, i percorsi delle particelle risultano piuttosto brevi e le particelle anche ad energie elevate rimangono intrappolate nella camera. Ciò permette di osservare una serie di trasformazioni successive di una particella e le reazioni che provoca.
Le tracce della camera a nebbia e della camera a bolle sono una delle principali fonti di informazioni sul comportamento e sulle proprietà delle particelle.
L'osservazione delle tracce delle particelle elementari produce una forte impressione e crea una sensazione di contatto diretto con il microcosmo.
Metodo delle fotoemulsioni a strato spesso. Per rilevare le particelle, insieme alle camere a nebbia e alle camere a bolle, vengono utilizzate emulsioni fotografiche a strato spesso. L'effetto ionizzante delle particelle cariche velocemente sull'emulsione di una lastra fotografica permise al fisico francese A. Becquerel di scoprire la radioattività nel 1896. Il metodo della fotoemulsione è stato sviluppato dai fisici sovietici L. V. Mysovsky, G. B. Zhdanov e altri.
L'emulsione fotografica contiene un gran numero di cristalli microscopici di bromuro d'argento. Una particella carica velocemente, penetrando nel cristallo, rimuove gli elettroni dai singoli atomi di bromo. Una catena di tali cristalli forma un'immagine latente. Una volta sviluppato, l'argento metallico viene ripristinato in questi cristalli e una catena di grani d'argento forma una traccia di particelle (Fig. 13.5). La lunghezza e lo spessore della traccia possono essere utilizzati per stimare l'energia e la massa della particella.
A causa dell'elevata densità dell'emulsione fotografica, le tracce sono molto corte (circa 10 -3 cm per le particelle emesse da elementi radioattivi), ma fotografandole possono essere ingrandite.
Il vantaggio delle emulsioni fotografiche è che il tempo di esposizione può essere lungo quanto desiderato. Ciò rende possibile registrare eventi rari. È anche importante che, a causa dell'elevato potere frenante delle fotoemulsioni, aumenti il numero di reazioni interessanti osservate tra particelle e nuclei.
Non abbiamo parlato di tutti i dispositivi che registrano le particelle elementari. Gli strumenti moderni per rilevare particelle rare e di breve durata sono molto sofisticati. Centinaia di persone prendono parte alla loro creazione.
1. È possibile registrare particelle prive di carica utilizzando una camera a nebbia?
2. Quali vantaggi ha una camera a bolle rispetto a una camera Wilson!
Metodi per la registrazione delle particelle elementari si basano sull'uso di sistemi in uno stato instabile di lunga durata, in cui la transizione verso uno stato stabile avviene sotto l'influenza di una particella carica volante.
Contatore Geiger.
contatore Geiger- un rilevatore di particelle, il cui funzionamento si basa sul verificarsi di una scarica elettrica indipendente in un gas quando una particella entra nel suo volume. Inventato nel 1908 da H. Geiger e E. Rutherford, successivamente migliorato da Geiger e Muller.
Un contatore Geiger è costituito da un cilindro metallico - il catodo - e da un sottile filo teso lungo il suo asse - l'anodo, racchiusi in un volume sigillato riempito di gas (solitamente argon) ad una pressione di circa 100-260 GPa (100-260 mm Hg). Tra il catodo e l'anodo viene applicata una tensione dell'ordine di 200-1000 V. Una particella carica, entrata nel volume del contatore, forma un certo numero di coppie elettrone-ione, che si spostano verso gli elettrodi corrispondenti. l'alta tensione nel percorso libero medio (sulla strada verso la tabella successiva) guadagna energia eccedendo l'energia di ionizzazione e ionizza le molecole di gas. Si forma una valanga, la corrente nel circuito aumenta. Dalla resistenza di carico viene fornito un impulso di tensione al dispositivo di registrazione. Un forte aumento della caduta di tensione attraverso la resistenza di carico porta ad una forte diminuzione della tensione tra anodo e catodo, la scarica si interrompe e il tubo è pronto a registrare la particella successiva.
Un contatore Geiger registra principalmente elettroni e γ-quanti (questi ultimi però con l'aiuto di materiale aggiuntivo applicato sulle pareti del vaso, da cui i γ-quanti estraggono gli elettroni).
Camera di Wilson.
Camera di Wilson- traccia (dall'inglese. traccia— traccia, traiettoria) rilevatore di particelle. Creata da Charles Wilson nel 1912. Con l'aiuto della camera di Wilson, furono fatte numerose scoperte nel campo della fisica nucleare e della fisica delle particelle elementari, come la scoperta di estesi sciami atmosferici (nel campo dei raggi cosmici) nel 1929, il positrone nel 1932, rilevamento di tracce di muoni, scoperta di strane particelle. Successivamente, la camera Wilson è stata praticamente sostituita dalla camera a bolle in quanto più veloce. Una camera a nebbia è un recipiente pieno di acqua o vapore alcolico prossimo alla saturazione (vedi figura). La sua azione si basa sulla condensazione del vapore sovrasaturo (acqua o alcool) sugli ioni formati da una particella passante. Il vapore sovrasaturo verrà creato da un forte abbassamento del pistone (vedi figura) (il vapore nella camera si espande adiabaticamente, a seguito della quale la sua temperatura aumenta bruscamente).
Le goccioline di liquido depositate sugli ioni rendono visibile la traccia della particella volante: la traccia, che rende possibile fotografarla. Dalla lunghezza della traccia è possibile determinare l'energia della particella e dal numero di goccioline per unità di lunghezza della traccia è possibile stimarne la velocità. Posizionando una telecamera in un campo magnetico è possibile determinare dalla curvatura della traccia il rapporto tra la carica della particella e la sua massa (proposto per la prima volta dai fisici sovietici P. L. Kapitsa e D. V. Skobeltsyn).
Camera a bolle.
Camera a bolle- un dispositivo per la registrazione di tracce (tracce) di particelle cariche, la cui azione si basa sull'ebollizione di un liquido surriscaldato lungo la traiettoria della particella.
La prima camera a bolle (1954) era una camera metallica con finestre di vetro per l'illuminazione e la fotografia, riempita di idrogeno liquido. Successivamente è stato creato e migliorato in tutti i laboratori del mondo dotati di acceleratori di particelle cariche. Da un cono con un volume di 3 cm 3 la dimensione della camera a bolle ha raggiunto diversi metri cubi. La maggior parte delle camere a bolle hanno un volume di 1 m3. Per l'invenzione della camera a bolle, Glaser vinse il Premio Nobel nel 1960.
Il ciclo operativo della camera della fiala è 0,1. Il suo vantaggio rispetto a una camera a nebbia è la maggiore densità della sostanza di lavoro, che consente di registrare particelle ad alta energia.
METODI DI OSSERVAZIONE E REGISTRAZIONE DELLE PARTICELLE ELEMENTARI
contatore Geiger
Utilizzato per contare il numero di particelle radioattive ( per lo più elettroni).
Si tratta di un tubo di vetro riempito di gas (argon) con all'interno due elettrodi (catodo e anodo).
Quando una particella passa, avviene ionizzazione da impatto del gas e si verifica un impulso di corrente elettrica.
Vantaggi:
- compattezza
- efficienza
- prestazione
- elevata precisione (10OO particelle/s).
Dove utilizzato:
- registrazione della contaminazione radioattiva sul terreno, nei locali, negli indumenti, nei prodotti, ecc.
- presso impianti di stoccaggio di materiali radioattivi o con reattori nucleari in funzione
- durante la ricerca di giacimenti di minerale radioattivo (U, Th)
Camera di Wilson
Servi per l'osservazione e la fotografia tracce derivanti dal passaggio di particelle (tracce).
Il volume interno della camera è riempito con alcool o vapore acqueo in uno stato sovrasaturo:
Quando il pistone si abbassa, la pressione all'interno della camera diminuisce e la temperatura diminuisce per effetto del processo adiabatico; vapore sovrasaturo.
In seguito al passaggio della particella, le goccioline di umidità si condensano e si forma una traccia, una traccia visibile.
Quando la fotocamera viene posizionata in un campo magnetico, è possibile utilizzare la traccia per determinare energia, velocità, massa e carica della particella.
La lunghezza e lo spessore della traccia e la sua curvatura nel campo magnetico determinano le caratteristiche della particella radioattiva che passa.
Ad esempio, una particella alfa produce una traccia spessa e continua,
protone - traccia sottile,
elettrone - traccia tratteggiata.
Camera a bolle
Variante della camera Wilson
Quando il pistone viene abbassato bruscamente, passa il liquido ad alta pressione in uno stato surriscaldato. Quando una particella si muove velocemente lungo una scia, si formano bolle di vapore, cioè il liquido bolle, la traccia è visibile.
Vantaggi rispetto ad una camera a nebbia:
- elevata densità del mezzo, quindi piste corte
- le particelle rimangono intrappolate nella camera ed è possibile effettuare un'ulteriore osservazione delle particelle
- maggiore velocità.
Metodo dell'emulsione a film spesso
Utilizzato per registrare le particelle
- permette di registrare fenomeni rari dovuti al lungo tempo di esposizione.
L'emulsione fotografica contiene un gran numero di microcristalli bromuro d'argento.
Le particelle in arrivo ionizzano la superficie delle fotoemulsioni. I cristalli AgBr si disintegrano sotto l'influenza di particelle cariche e, una volta sviluppati, viene rivelata una traccia del passaggio della particella - una traccia.
Secondo la lunghezza e lo spessore della pistaè possibile determinare l'energia e la massa delle particelle.
Ricorda l'argomento "Fisica atomica" per il 9 ° grado:
Radioattività.
Trasformazioni radioattive.
Composizione del nucleo atomico. Forze nucleari.
Energia della comunicazione. Difetto di massa
Fissione dei nuclei di uranio.
Reazione a catena nucleare.
Reattore nucleare.
Reazione termonucleare.
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COSA SAPPIAMO DELLA FISICA?
Niels Bohr disse nel 1961: “In ogni fase, A. Einstein sfidò la scienza, e senza queste sfide, lo sviluppo della fisica quantistica sarebbe stato ritardato per molto tempo”.
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Nel 1943 Niels Bohr, in fuga dagli invasori, fu costretto a lasciare Copenaghen. Non rischiando di portare con sé una cosa che gli era molto preziosa, la sciolse in “acqua regia” e lasciò la fiaschetta nel laboratorio. Dopo la liberazione della Danimarca, al suo ritorno, isolò dalla soluzione ciò che aveva dissolto, e per suo ordine ne creò una nuova Medaglia Nobel.
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Nel 1933, nel laboratorio diretto Ernest Rutherford, fu costruito un potente acceleratore per quei tempi. Lo scienziato era molto orgoglioso di questa installazione e una volta, mentre la mostrava a uno dei visitatori, osservò: “Questa cosa ci è costata molto. Con questi soldi puoi sostenere uno studente laureato per un anno intero! Ma uno studente laureato può farlo in un anno? tante scoperte!»