Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Боровой А.А. -> "Как регистрируют частицы" -> 24

Как регистрируют частицы - Боровой А.А.

Боровой А.А. Как регистрируют частицы — M.: Наука, 1981. — 176 c.
Скачать (прямая ссылка): kakregchastic1981.djvu
Предыдущая << 1 .. 18 19 20 21 22 23 < 24 > 25 26 27 28 29 30 .. 63 >> Следующая

Дело было так:
Группа физиков в лаборатории Римского университета изучала искусственную радиоактивность, которая возникала при облучении различных элементов нейтронами. Нейтроны захватывались ядрами образца, те становились радиоактивными и распадались с испусканием ?-частпц. Из 63 исследованных веществ у 37 была найдена такая радиоактивность. Руководил исследованиями Ферми, ему в то время было 33 года, а самому младшему из членов группы, Бруно Понтекорво — 21 год. Именно он и Эдоардо Амальди обнаружили странный эффект — активность облучаемого образца (им в этом опыте было серебро) зависела не только от источника, но и от окружающих предметов. Источник нейтронов помещался внутрь серебряного цилиндрика. И вот, в зависимости от того, стоял лп цилиндрик на деревянном столе, мраморной скамье или на металлической пластине, счетчик, к которому потом его 6G
подносили (источник, конечно, вынимали), считал то больше, то меньше испускаемых частиц. Утром 22 октября й934 г., как вспоминает Ферми, он посоветовал поместить между цилиндриком и вынутым из него источником кусок парафина. Ученый потом сам не мог объяснить, чем он руководствовался. «Это было именно так — никаких предчувствий, никаких сознательных предварительных рассуждений».
Сравнили счет в присутствии парафина и без него при прочих одинаковых условиях. Парафин увеличивал активность серебра почти в сто раз!
«Сначала я подумал, что испортился счетчик — таких огромных активностей мы никогда раньше не получали, но было немедленно показано, что это возрастание обусловлено именно парафином. В качестве фильтров на пути нейтронов мы испытали несколько других веществ, но оси не давали столь большого эффекта, как парафин. К нашему обычному перерыву на обед и отдых наши наблюдения все еще были для пас сплошной загадкой». После обеда загадки уже не было, так как за это время Ферми нашел объяснение происходящим явлениям.
Источник в опытах римской группы излучал в основном быстрые нейтроны. А они захватываются ядрами с гораздо меньшей вероятностью, чем медленные. Их необходимо замедлить и эту задачу выполнил парафин. Когда быстрый нейтрон влетает в вещество, то чаще захвата идет процесс, при котором ядро и нейтрон ведут себя как упругие шарики с массами тя = А и тп — 1 *). Частица налетает на ядро и упруго рассеивается. При этом ее кинетическая энергия Kn уменьшается, в среднем на величину (АКп/Кп)ср=2А/(1+А)2**). Для тяжелых ядер это уменьшение незначительно, для А = 100 оно составляет 2% первоначальной энергии нейтрона. Совсем другая картина возникает при прохождении нейтрона через во-дородосодержащую среду, например, парафин. При каждом столкновении с протоном средняя потеря энергии составляет половину первоначальной, и частице с Kn — 1 МэВ потребуется всего около 25 соударений с ядрами водорода, чтобы ее энергия стала близка к энергии теплового движения, что составляет 0,025 эВ.
*) Массы приведены в атомных единицах массы (а,е,м.): U а.е.м. = 1, 6606-10-? кг. **) См, задачу 22.
•3* 67.
Помещение парафина на пути между источником и образцом позволило преобразовать энергетический спектр нейтронов. Число медленных нейтронов увеличилось во много раз и соответственно возросла вероятность захвата их серебром.
6.3. Поля
Мы говорили о захвате нейтронов, о взаимодействии их с ядрами, о внутриядерных силах. Как представить себе поле таких сил? Для ответа на этот вопрос нам придется вернуться к электромагнетизму.
После создания квантовой механики физики в конце 20-х годов начали разрабатывать квантовую электродинамику.
Долгие годы эта наука была наиболее последовательной и успешной из всех теорий элементарных частиц. Развитые в ней методы служили образцом для описания других видов взаимодействия.
С точки зрения этой теории поле заряда есть совокупность электромагнитных квантов — фотонов, которые непрерывно излучаются и поглощаются частицей. Она как бы окружена их ореолом. Природа таких квантов не совсем обычна. Чтобы не нарушался закон сохранения энергии (откуда, скажем, покоящемуся электрону взять энергию для излучения кванта?), время At между испусканием и поглощением фотона ограничивается соотношением неопределенности AE•At ^h. Именно неопределенность в значении энергии электрона позволяет существовать фотону.
Если At мало, AZ? достаточно велико. За счет «размытой» энергии квант может в свою очередь родить пару электрон — позитрон (заряд должен сохраняться!). И вот, электромагнитное поле представляется теперь совокупностью появляющихся и исчезающих фотонов, электронов и позитронов.
Частицы, существование которых обеспечивается соотношением неопределенности, называются «виртуальными» (возможными). Прямо зарегистрировать их нельзя. Но стоит сообщить заряду достаточную энергию — и кванты станут реальными так же, как и рождающиеся пары.
Р. Фейнман создал наглядный метод описання взаимодействия частиц в теории поля — метод диаграмм. ОднУ из них можно видеть на рис. 13. Происходит рассе-
68
яние одного электрона на другом. Механизм его таков: первый электрон испускает виртуальный фотон, второй его поглощает и таким образом частицы взаимодействуют. Конечно, электроны могут обменяться и двумя, и тремя, и большим числом фотонов. Но эти процессы все менее вероятны.
Предыдущая << 1 .. 18 19 20 21 22 23 < 24 > 25 26 27 28 29 30 .. 63 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed