Fyzika atómového jadra. Experimentálne metódy záznamu elementárnych častíc. Metódy na registráciu elementárnych častíc Tabuľka metód na pozorovanie a registráciu častíc
Plán hodín fyziky pre 11. ročník.
Predmet: Metódy pozorovania a zaznamenávania elementárnych častíc.
Cieľ hodiny: oboznámiť študentov s prístrojmi, pomocou ktorých sa rozvíjala fyzika atómových jadier a elementárnych častíc; Potrebné informácie o procesoch v mikrokozme boli získané práve vďaka týmto zariadeniam.
Počas vyučovania
Kontrola domácich úloh metódou frontálneho prieskumu
Aký bol rozpor medzi Rutherfordovým modelom atómu a klasickou fyzikou?
Bohrove kvantové postuláty.
9) Úloha. Ako veľmi sa zmení energia elektrónu v atóme vodíka, keď atóm vyžaruje fotón s vlnovou dĺžkou 4,86 ∙ 10-7 m?
Riešenie. ∆E = h ν; v = c/A; ∆E = hc/A; ∆E=4,1 ∙10-19 J.
2. Učenie sa nového materiálu
Záznamové zariadenie je makroskopický systém v nestabilnej polohe. Pri akomkoľvek rušení spôsobenom prechádzajúcou časticou sa systém presunie do stabilnejšej polohy. Proces prechodu umožňuje registráciu častice. V súčasnosti existuje veľa zariadení na záznam elementárnych častíc. Pozrime sa na niektoré z nich.
A) Geigerov počítač s výbojom.
Toto zariadenie sa používa na automatické počítanie častíc.
Vysvetlite štruktúru elektromera pomocou plagátu. Počítadlo funguje na základe nárazovej ionizácie.
Na registráciu γ - kvantá a elektrónov sa používa Geigerov počítač, ktorý jasne detekuje a počíta takmer všetky elektróny a iba jeden zo sto γ - kvanta.
Ťažké častice počítadlo nepočíta. Existujú merače, ktoré fungujú na iných princípoch.
B)Wilsonova komora.
Počítadlo počíta iba počet preletujúcich častíc. Wilsonova komora, navrhnutá v roku 1912, má po prechode častice stopu (stopu), ktorú možno pozorovať, fotografovať a študovať.
Oblační komoru vedci nazvali oknom do mikrosveta.
Vysvetlite dizajn a princíp fungovania fotoaparátu pomocou plagátu. Činnosť zákalovej komory je založená na kondenzácii presýtenej pary, ktorá na iónoch vytvára stopy kvapiek vody. Dĺžka dráhy sa môže použiť na určenie energie častice; na základe počtu kvapiek na jednotku dĺžky dráhy sa vypočíta jej rýchlosť; Náboj letiacej častice sa určuje z hrúbky dráhy. Po umiestnení kamery do magnetického poľa sme si všimli zakrivenie dráhy, ktoré je väčšie, čím väčší je náboj a tým menšia je hmotnosť častice. Po určení náboja častice a poznaní zakrivenia dráhy sa vypočíta jej hmotnosť.
IN)Bublinová komora.
Americký vedec Glaser v roku 1952 vytvoril nový typ komory na štúdium elementárnych častíc. Bolo to podobné ako v oblačnej komore, ale pracovná tekutina bola nahradená; presýtené pary boli nahradené prehriatou kvapalinou. Rýchlo sa pohybujúca častica pri pohybe kvapalinou vytvárala na iónoch bubliny (ako kvapalina vrela) – komora sa nazývala bublinková.
Vysoká hustota pracovnej látky dáva bublinkovej komore výhodu oproti oblačnej komore.
Dráhy častíc v bublinovej komore sú krátke, ale interakcie sú silnejšie a niektoré častice uviaznu v pracovnej látke. V dôsledku toho je možné pozorovať transformácie častíc. Dráhy sú hlavným zdrojom informácií o vlastnostiach častíc.
G)Metóda hrubovrstvových fotografických emulzií.
Ionizačný účinok nabitých častíc na emulziu fotografických platní sa využíva na štúdium vlastností elementárnych častíc spolu s bublinkovou komorou a oblakovou komorou. Nabitá častica preniká vysokou rýchlosťou do fotografickej emulzie obsahujúcej kryštály bromidu strieborného. Odstránením elektrónov z niektorých atómov brómu v emulzii sa objaví latentný obraz. Stopa častíc sa objaví po vyvolaní fotografickej platne. Energia a hmotnosť častíc sa vypočítajú z dĺžky a hrúbky dráhy.
Existuje mnoho ďalších zariadení a nástrojov, ktoré zaznamenávajú a študujú elementárne častice.
3. Konsolidácia študovaného materiálu.
1) Čo je to záznamové zariadenie?
2) Princíp činnosti Geigerovho počítača; Wilsonove komory; bublinová komôrka, hrubovrstvová fotoemulzná metóda.
3) Aké výhody má bublinková komora oproti oblačnej komore?
Zhrňme si lekciu.
Domáca úloha: §98, opakovať, §97
Cieľ hodiny: oboznámiť študentov s prístrojmi, pomocou ktorých sa rozvíjala fyzika atómových jadier a elementárnych častíc; Potrebné informácie o procesoch v mikrokozme boli získané práve vďaka týmto zariadeniam.
Počas vyučovania
1. Kontrola domácich úloh metódou frontálneho prieskumu
1) Aký druh žiarenia sa nazýva indukovaný?
2) Kedy sa objavili prvé lasery; kto sú ich tvorcovia?
3) Aké sú vlastnosti laserového žiarenia?
4) Aký je princíp fungovania laserov?
5) Na čo sa používa trojvrstvový systém?
6) Ako funguje rubínový laser?
7) Aké ďalšie typy laserov existujú?
8) Kde sa používajú lasery?
9) Úloha. Ako veľmi sa zmení energia elektrónu v atóme vodíka, keď atóm vyžaruje fotón s vlnovou dĺžkou 4,86 ∙ 10-7 m?
Riešenie. ∆E = h ν; v = c/A; ∆E = hc/A; ∆E=4,1 ∙10-19 J.
2. Učenie sa nového materiálu
Záznamové zariadenie je makroskopický systém v nestabilnej polohe. Pri akomkoľvek rušení spôsobenom prechádzajúcou časticou sa systém presunie do stabilnejšej polohy. Proces prechodu umožňuje registráciu častice. V súčasnosti existuje veľa zariadení na záznam elementárnych častíc. Pozrime sa na niektoré z nich.
A) Geigerov počítač s výbojom.
Toto zariadenie sa používa na automatické počítanie častíc.
Vysvetlite štruktúru elektromera pomocou plagátu. Počítadlo funguje na základe nárazovej ionizácie.
Na registráciu γ - kvantá a elektrónov sa používa Geigerov počítač, ktorý jasne detekuje a počíta takmer všetky elektróny a iba jeden zo sto γ - kvanta.
Ťažké častice počítadlo nepočíta. Existujú merače, ktoré fungujú na iných princípoch.
B) Wilsonova komora.
Počítadlo počíta iba počet preletujúcich častíc. Wilsonova komora, navrhnutá v roku 1912, má po prechode častice stopu (stopu), ktorú možno pozorovať, fotografovať a študovať.
Oblační komoru vedci nazvali oknom do mikrosveta.
Vysvetlite dizajn a princíp fungovania fotoaparátu pomocou plagátu. Činnosť zákalovej komory je založená na kondenzácii presýtenej pary, ktorá na iónoch vytvára stopy kvapiek vody. Dĺžka dráhy sa môže použiť na určenie energie častice; na základe počtu kvapiek na jednotku dĺžky dráhy sa vypočíta jej rýchlosť; Náboj letiacej častice sa určuje z hrúbky dráhy. Po umiestnení kamery do magnetického poľa sme si všimli zakrivenie dráhy, ktoré je väčšie, čím väčší je náboj a tým menšia je hmotnosť častice. Po určení náboja častice a poznaní zakrivenia dráhy sa vypočíta jej hmotnosť.
B) Bublinová komora.
Americký vedec Glaser v roku 1952 vytvoril nový typ komory na štúdium elementárnych častíc. Bolo to podobné ako v oblačnej komore, ale pracovná tekutina bola nahradená; presýtené pary boli nahradené prehriatou kvapalinou. Rýchlo sa pohybujúca častica pri pohybe kvapalinou vytvárala na iónoch bubliny (ako kvapalina vrela) – komora sa nazývala bublinková.
Vysoká hustota pracovnej látky dáva bublinkovej komore výhodu oproti oblačnej komore.
Dráhy častíc v bublinovej komore sú krátke, ale interakcie sú silnejšie a niektoré častice uviaznu v pracovnej látke. V dôsledku toho je možné pozorovať transformácie častíc. Dráhy sú hlavným zdrojom informácií o vlastnostiach častíc.
D) Metóda hrubovrstvových fotografických emulzií.
Ionizačný účinok nabitých častíc na emulziu fotografických platní sa využíva na štúdium vlastností elementárnych častíc spolu s bublinkovou komorou a oblakovou komorou. Nabitá častica preniká vysokou rýchlosťou do fotografickej emulzie obsahujúcej kryštály bromidu strieborného. Odstránením elektrónov z niektorých atómov brómu v emulzii sa objaví latentný obraz. Stopa častíc sa objaví po vyvolaní fotografickej platne. Energia a hmotnosť častíc sa vypočítajú z dĺžky a hrúbky dráhy.
>> Metódy pozorovania a zaznamenávania elementárnych častíc
Kapitola 13. FYZIKA ATÓMOVÉHO JADRA
Výrazy atómové jadro a elementárne častice už boli spomenuté niekoľkokrát. Viete, že atóm pozostáva z jadra a elektrónov. Samotné atómové jadro pozostáva z elementárnych častíc, neutrónov a protónov. Odvetvie fyziky, ktoré študuje štruktúru a premenu atómových jadier, sa nazýva jadrová fyzika. Spočiatku neexistovalo žiadne rozdelenie medzi jadrovou fyzikou a fyzikou elementárnych častíc. Fyzici sa pri štúdiu jadrových procesov stretli s rozmanitosťou sveta elementárnych častíc. K vyčleneniu fyziky elementárnych častíc do samostatného študijného odboru došlo okolo roku 1950. V súčasnosti existujú dve samostatné odvetvia fyziky: obsahom jednej z nich je štúdium jadier atómov a obsahom druhej vedy. charakter, vlastnosti a vzájomné premeny elementárnych častíc.
§ 97 METÓDY POZOROVANIA A REGISTRÁCIE ELEMENTÁRNYCH ČASTÍC
Najprv sa zoznámime s prístrojmi, vďaka ktorým vznikla a začala sa rozvíjať fyzika atómového jadra a elementárnych častíc. Ide o zariadenia na zaznamenávanie a štúdium zrážok a vzájomných premien jadier a elementárnych častíc. Práve oni dávajú ľuďom potrebné informácie o mikrosvete.
Princíp činnosti zariadení na záznam elementárnych častíc. Akékoľvek zariadenie, ktoré deteguje elementárne častice alebo pohybujúce sa atómové jadrá, je ako nabitá zbraň s natiahnutým kladivom. Malá sila pri stlačení spúšte pištole spôsobí efekt, ktorý nie je porovnateľný s vynaloženým úsilím – výstrel.
Záznamové zariadenie je viac či menej zložitý makroskopický systém, ktorý môže byť v nestabilnom stave. Pri malej poruche spôsobenej prechádzajúcou časticou sa začína proces prechodu systému do nového, stabilnejšieho stavu. Tento proces umožňuje registráciu častice. V súčasnosti sa používa mnoho rôznych metód detekcie častíc.
V závislosti od účelu experimentu a podmienok, v ktorých sa vykonáva, sa používajú určité záznamové zariadenia, ktoré sa navzájom líšia svojimi hlavnými charakteristikami.
Geigerov počítač s výbojom. Geigerov počítač je jedným z najdôležitejších zariadení na automatické počítanie častíc.
Počítadlo (obr. 13.1) pozostáva zo sklenenej trubice potiahnutej zvnútra kovovou vrstvou (katóda) a tenkého kovového závitu, ktorý prebieha pozdĺž osi trubice (anóda). Rúrka je naplnená plynom, zvyčajne argónom. Počítadlo funguje na základe nárazovej ionizácie. Nabitá častica (elektrón, -častica atď.), ktorá letí cez plyn, odstraňuje elektróny z atómov a vytvára kladné ióny a voľné elektróny. Elektrické pole medzi anódou a katódou (aplikuje sa na ne vysoké napätie) urýchľuje elektróny na energie, pri ktorých začína nárazová ionizácia. Nastane lavína iónov a prúd cez počítadlo sa prudko zvýši. V tomto prípade sa cez zaťažovací odpor R generuje napäťový impulz, ktorý sa privádza do záznamového zariadenia.
Aby počítadlo zaregistrovalo ďalšiu časticu, ktorá do neho zasiahne, musí byť lavínový výboj uhasený. Toto sa deje automaticky. Pretože v okamihu, keď sa objaví prúdový impulz, je pokles napätia na zaťažovacom rezistore R veľký, napätie medzi anódou a katódou prudko klesá - až tak, že sa zastaví výboj.
Geigerov počítač sa používa hlavne na záznam elektrónov a -kvant (vysokoenergetické fotóny).
V súčasnosti boli vytvorené merače, ktoré fungujú na rovnakých princípoch.
Wilsonova komora. Počítadlá vám umožňujú iba zaregistrovať skutočnosť, že cez ne prechádza častica a zaznamenať niektoré jej charakteristiky. V oblačnej komore vytvorenej v roku 1912 zanecháva rýchlo nabitá častica stopu, ktorú možno priamo pozorovať alebo fotografovať. Toto zariadenie možno nazvať oknom do mikrosveta, teda sveta elementárnych častíc a systémov z nich pozostávajúcich.
Princíp činnosti oblačnej komory je založený na kondenzácii presýtených pár na iónoch za vzniku vodných kvapiek. Tieto ióny sú vytvárané pozdĺž svojej trajektórie pohybujúcou sa nabitou časticou.
Oblaková komora je hermeticky uzavretá nádoba naplnená vodou alebo alkoholovými parami blízka nasýteniu (obr. 13.2). Keď sa piest prudko zníži, čo je spôsobené poklesom tlaku pod ním, para v komore sa adiabaticky roztiahne. V dôsledku toho dochádza k ochladzovaniu a para sa presýti. Toto je nestabilný stav pary: ak sa v nádobe objavia kondenzačné centrá, ľahko kondenzuje. stredísk
kondenzáciou sa stávajú ióny, ktoré vznikajú v pracovnom priestore komory letiacou časticou. Ak častica vstúpi do komory ihneď po expanzii pary, potom sa na jej ceste objavia kvapky vody. Tieto kvapôčky tvoria viditeľnú stopu letiacej častice – stopu (obr. 13.3). Komora sa potom vráti do pôvodného stavu a ióny sú odstránené elektrickým poľom. V závislosti od veľkosti fotoaparátu sa doba obnovenia prevádzkového režimu pohybuje od niekoľkých sekúnd až po desiatky minút.
Informácie, ktoré poskytujú stopy v oblačnej komore, sú oveľa bohatšie, ako môžu poskytnúť počítadlá. Z dĺžky dráhy môžete určiť energiu častice a z počtu kvapiek na jednotku dĺžky dráhy jej rýchlosť. Čím dlhšia je dráha častice, tým väčšia je jej energia. A čím viac kvapiek vody sa vytvorí na jednotku dĺžky dráhy, tým nižšia je jej rýchlosť. Častice s vyšším nábojom zanechávajú hrubšiu stopu.
Sovietski fyzici P. L. Kapitsa a D. V. Skobeltsyn navrhli umiestnenie oblačnej komory do rovnomerného magnetického poľa.
Magnetické pole pôsobí na pohybujúcu sa nabitú časticu určitou silou (Lorentzova sila). Táto sila ohýba trajektóriu častice bez zmeny modulu jej rýchlosti. Čím väčší je náboj častice a čím nižšia je jej hmotnosť, tým väčšie je zakrivenie dráhy. Zo zakrivenia dráhy možno určiť pomer náboja častice k jej hmotnosti. Ak je jedna z týchto veličín známa, potom je možné vypočítať druhú. Napríklad z náboja častice a zakrivenia jej dráhy sa dá zistiť hmotnosť častice.
Bublinová komora. V roku 1952 americký vedec D. Glaser navrhol použiť na detekciu stôp častíc prehriatu kvapalinu. V takejto kvapaline sa na iónoch (centrách odparovania) vytvorených počas pohybu rýchlo nabitej častice objavujú bubliny pary, ktoré poskytujú viditeľnú stopu. Komory tohto typu sa nazývali bublinové komory.
V počiatočnom stave je kvapalina v komore pod vysokým tlakom, čo bráni jej varu, napriek tomu, že teplota kvapaliny je o niečo vyššia ako bod varu pri atmosférickom tlaku. Pri prudkom poklese tlaku sa kvapalina prehrieva a na krátky čas bude v nestabilnom stave. Nabité častice lietajúce v tomto konkrétnom čase spôsobujú vznik stôp tvorených bublinami pary (obr. 1.4.4). A používané kvapaliny sú hlavne kvapalný vodík a propán. Pracovný cyklus bublinkovej komory je krátky - cca 0,1 s.
Výhoda bublinkovej komory oproti Wilsonovej komore je daná vyššou hustotou pracovnej látky. Výsledkom je, že dráhy častíc sú dosť krátke a častice dokonca vysokých energií uviaznu v komore. To umožňuje pozorovať sériu postupných transformácií častice a reakcií, ktoré spôsobuje.
Stopy v oblačnej komore a bublinovej komore sú jedným z hlavných zdrojov informácií o správaní a vlastnostiach častíc.
Pozorovanie stôp elementárnych častíc vyvoláva silný dojem a vytvára pocit priameho kontaktu s mikrokozmom.
Metóda hrubovrstvových fotografických emulzií. Na detekciu častíc sa spolu s oblačnými komorami a bublinovými komorami používajú hrubovrstvové fotografické emulzie. Ionizujúci účinok rýchlo nabitých častíc na emulziu fotografickej platne umožnil francúzskemu fyzikovi A. Becquerelovi objaviť v roku 1896 rádioaktivitu. Fotoemulznú metódu vyvinuli sovietski fyzici L. V. Mysovsky, G. B. Zhdanov a ďalší.
Fotografická emulzia obsahuje veľké množstvo mikroskopických kryštálov bromidu strieborného. Rýchlo nabitá častica, ktorá preniká kryštálom, odstraňuje elektróny z jednotlivých atómov brómu. Reťazec takýchto kryštálov tvorí latentný obraz. Po vyvolaní sa v týchto kryštáloch obnoví kovové striebro a reťazec strieborných zŕn vytvorí stopu častíc (obr. 13.5). Dĺžka a hrúbka dráhy sa môže použiť na odhad energie a hmotnosti častice.
Vďaka vysokej hustote fotografickej emulzie sú stopy veľmi krátke (asi 10 -3 cm pre -častice emitované rádioaktívnymi prvkami), ale pri fotografovaní sa dajú zväčšiť.
Výhodou fotografických emulzií je, že expozičný čas môže byť ľubovoľne dlhý. To umožňuje zaznamenávať zriedkavé udalosti. Je tiež dôležité, že vďaka vysokej zastavovacej schopnosti fotoemulzií sa zvyšuje počet pozorovaných zaujímavých reakcií medzi časticami a jadrami.
Nehovorili sme o všetkých zariadeniach, ktoré zaznamenávajú elementárne častice. Moderné prístroje na detekciu vzácnych a krátkodobých častíc sú veľmi sofistikované. Na ich tvorbe sa podieľajú stovky ľudí.
1. Je možné zaregistrovať nenabité častice pomocou oblačnej komory?
2. Aké výhody má bublinková komora oproti Wilsonovej komore!
Metódy zaznamenávania elementárnych častíc sú založené na použití systémov v dlhodobom nestabilnom stave, v ktorom dochádza k prechodu do stabilného stavu vplyvom letiacej nabitej častice.
Geigerov počítač.
Geigerov počítač- detektor častíc, ktorého činnosť je založená na výskyte nezávislého elektrického výboja v plyne, keď častica vstúpi do jeho objemu. Vynájdený v roku 1908 H. Geigerom a E. Rutherfordom, neskôr vylepšený Geigerom a Mullerom.
Geigerov počítač pozostáva z kovového valca - katódy - a tenkého drôtu natiahnutého pozdĺž jeho osi - anódy, uzavretého v uzavretom priestore naplnenom plynom (zvyčajne argónom) pod tlakom asi 100-260 GPa (100-260 mm). Hg). Medzi katódou a anódou je aplikované napätie rádovo 200-1000 V. Nabitá častica, ktorá vstúpi do objemu počítadla, vytvorí určitý počet elektrón-iónových párov, ktoré sa pohybujú k zodpovedajúcim elektródam a pri vysoké napätie na strednej voľnej dráhe (na ceste k ďalšej tabuľke).ionizácia) získava energiu prevyšujúcu ionizačnú energiu a molekuly ionizujúceho plynu. Vytvára sa lavína, prúd v okruhu sa zvyšuje. Z odporu záťaže sa do záznamového zariadenia privádza napäťový impulz. Prudký nárast poklesu napätia na odpore záťaže vedie k prudkému poklesu napätia medzi anódou a katódou, výboj sa zastaví a trubica je pripravená zaregistrovať ďalšiu časticu.
Geigerov počítač registruje najmä elektróny a γ-kvantá (posledné však pomocou prídavného materiálu naneseného na steny nádoby, z ktorého γ-kvantá vyraďujú elektróny).
Wilsonova komora.
Wilsonova komora- stopa (z angl. trať— stopový, dráhový) detektor častíc. Vytvoril ho Charles Wilson v roku 1912. Pomocou Wilsonovej komory bolo urobených množstvo objavov v jadrovej fyzike a fyzike elementárnych častíc, ako napríklad objav rozsiahlych vzdušných spŕch (v oblasti kozmického žiarenia) v roku 1929, pozitrón v roku 1932, detekcia stôp miónov, objavenie zvláštnych častíc. Následne bola Wilsonova komora prakticky nahradená bublinkovou komorou ako rýchlejšou. Oblaková komora je nádoba naplnená vodnou alebo alkoholovou parou, ktorá je blízko nasýtenia (pozri obrázok). Jeho pôsobenie je založené na kondenzácii presýtených pár (vody alebo alkoholu) na iónoch vytvorených prechádzajúcou časticou. Prudkým spustením piesta (pozri obrázok) vznikne presýtená para (para v komore sa adiabaticky rozpína, v dôsledku čoho sa prudko zvýši jej teplota).
Kvapky kvapaliny usadené na iónoch zviditeľňujú stopu letiacej častice – stopu, čo umožňuje jej fotografovanie. Z dĺžky dráhy môžete určiť energiu častice a z počtu kvapiek na jednotku dĺžky dráhy môžete odhadnúť jej rýchlosť. Umiestnenie kamery do magnetického poľa umožňuje zo zakrivenia dráhy určiť pomer náboja častice k jej hmotnosti (najprv navrhli sovietski fyzici P. L. Kapitsa a D. V. Skobeltsyn).
Bublinová komora.
Bublinová komora- prístroj na zaznamenávanie stôp (stôp) nabitých častíc, ktorého činnosť je založená na vare prehriatej kvapaliny po dráhe častice.
Prvá bublinková komora (1954) bola kovová komora so sklenenými okienkami na osvetlenie a fotografovanie, naplnená tekutým vodíkom. Následne bol vytvorený a zdokonaľovaný vo všetkých laboratóriách na svete vybavených urýchľovačmi nabitých častíc. Z kužeľa s objemom 3 cm 3 dosahovala veľkosť bublinkovej komory niekoľko metrov kubických. Väčšina bublinkových komôr má objem 1 m3. Za vynález bublinovej komory získal Glaser v roku 1960 Nobelovu cenu.
Pracovný cyklus komory liekovky je 0,1. Jeho výhodou oproti zákalovej komore je vyššia hustota pracovnej látky, ktorá umožňuje registrovať vysokoenergetické častice.
METÓDY POZOROVANIA A REGISTRÁCIE ELEMENTÁRNYCH ČASTÍC
Geigerov počítač
Používa sa na počítanie počtu rádioaktívnych častíc ( väčšinou elektróny).
Ide o sklenenú trubicu naplnenú plynom (argónom) s dvomi elektródami vo vnútri (katóda a anóda).
Keď častica prejde, dôjde k nej nárazová ionizácia plynu a dôjde k impulzu elektrického prúdu.
Výhody:
- kompaktnosť
- efektívnosť
- výkon
- vysoká presnosť (10OO častíc/s).
Kde sa používa:
- registrácia rádioaktívnej kontaminácie na zemi, v priestoroch, odevoch, výrobkoch atď.
- v skladoch rádioaktívneho materiálu alebo pri prevádzkovaných jadrových reaktoroch
- pri hľadaní ložísk rádioaktívnej rudy (U,Th)
Wilsonova komora
Slúži na pozorovanie a fotografovanie stopy z prechodu častíc (stopy).
Vnútorný objem komory je naplnený alkoholom alebo vodnou parou v presýtenom stave:
Keď sa piest spustí, tlak vo vnútri komory sa zníži a teplota sa zníži; v dôsledku adiabatického procesu, presýtená para.
Po prechode častice kvapôčky vlhkosti kondenzujú a vytvára sa stopa - viditeľná stopa.
Keď je kamera umiestnená v magnetickom poli, stopu možno použiť na určenie energiu, rýchlosť, hmotnosť a náboj častice.
Dĺžka a hrúbka dráhy a jej zakrivenie v magnetickom poli určujú charakteristiky prechádzajúcej rádioaktívnej častice.
Napríklad častica alfa vytvára súvislú hrubú stopu,
protón - tenká dráha,
elektrón - bodkovaná stopa.
Bublinová komora
Variant Wilsonovej komory
Keď sa piest prudko spustí, kvapalina pod vysokým tlakom prechádza do prehriateho stavu. Keď sa častica rýchlo pohybuje po stope, vytvárajú sa bubliny pary, t.j. kvapalina vrie, stopa je viditeľná.
Výhody oproti oblačnej komore:
- vysoká hustota média, preto krátke dráhy
- častice uviaznu v komore a je možné vykonať ďalšie pozorovanie častíc
- väčšia rýchlosť.
Metóda emulzie hrubého filmu
Používa sa na registráciu častíc
- umožňuje registrovať zriedkavé javy vďaka dlhej dobe expozície.
Fotoemulzia obsahuje veľké množstvo mikrokryštálov bromid strieborný.
Prichádzajúce častice ionizujú povrch fotoemulzií. Kryštály AgBr sa vplyvom nabitých častíc rozpadajú a pri vývoji sa odhalí stopa z prechodu častice - stopa.
Podľa dĺžky a hrúbky trate možno určiť energiu a hmotnosť častíc.
Zapamätajte si tému „Atómová fyzika“ pre 9. ročník:
Rádioaktivita.
Rádioaktívne premeny.
Zloženie atómového jadra. Jadrové sily.
Energia komunikácie. Hromadný defekt
Štiepenie jadier uránu.
Jadrová reťazová reakcia.
Nukleárny reaktor.
Termonukleárna reakcia.
Ďalšie stránky na tému "Atómová fyzika" pre ročníky 10-11:
ČO VIEME O FYZIKOCH?
Niels Bohr v roku 1961 povedal: „A. Einstein spochybňoval vedu v každej fáze a bez týchto výziev by sa vývoj kvantovej fyziky na dlhý čas oddialil.“
___
V roku 1943 bol Niels Bohr na úteku pred útočníkmi nútený opustiť Kodaň. Neriskoval, že si so sebou vezme jednu vec, ktorá bola pre neho veľmi cenná, rozpustil ju v „aqua regia“ a nechal banku v laboratóriu. Po oslobodení Dánska, keď sa vrátil, izoloval z roztoku to, čo rozpustil, a na jeho príkaz bol vytvorený nový. Nobelova medaila.
__
V roku 1933 v laboratóriu viedol Ernest Rutherford, bol postavený výkonný urýchľovač na tie časy. Vedec bol na túto inštaláciu veľmi hrdý a raz, keď ju ukazoval jednému z návštevníkov, poznamenal: „Táto vec nás stála veľa. S týmito peniazmi môžete podporovať jedného postgraduálneho študenta na celý rok! Zvládne to však každý postgraduálny študent za rok? toľko objavov!»