Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.
Скачать (прямая ссылка):
Скорость электронов воз-
растает, и они создают лавину ионов. Электроны,
попавшие на нить, сии- ~ . .
' Рис. VJ.4.4
жают ее потенциал, и через
резистор R течет ток! На
резисторе возникает импульс напряжения — сигнал, который попадает на вход пересчетной схемы и фиксирует попадание в счетчик частицы. Одновременно с регистрацией частицы в счетчике гасится режим газового усиления и лавинное нарастание ионов. Высокий потенциал, который раньше был на аноде, переключается на резистор, уменьшается напряженность поля внутри счетчика, и электроны, потерявшие скорость, перестают создавать ионы.
4°. Действие камеры Вильсона основано на том, что ионы, созданные пролетающей заряженной частицей, становятся центрами конденсации (П.5.2.Г) паров. Камера (рис. VI.4.5) представляет собой стеклянный цилиндрический сосуд Ґ, закрытый сверху стеклом 2. Снизу сосуд закрыт слоем черного влажного бархата или сукна (на сетке 3). В объеме камеры,образуется насыщенный пар. Быстрое опускание поршня 4 приводит к адиабатическому расширению пара (11.3.3.5°) и его резкому охлаждению. При этом пар становится переохлажденным (пересыщенным). Заряженная частица, пролетая в таком паре, создает на своем пути цепочки ионов. На этих ионах, как на центрах конденсации, образуются капельки жидкости, и частица оставляет за собой видимый след (трек частицы), который может быть сфотографирован.
Если поместить камеру Вильсона в сильное однородное магнитное поле (метод Вильсона—Скобельцына), то заряженные частицы испытывают действие силы Лоренца
488 ОТДЕЛ VL ГЛ. 4. СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР
(111.4.5.1°) и их траектории искривляются. По радиусу кривизны траектории и известной скорости частицы определяется ее удельный заряд (III.4.6.Г). При известном удельном заряде частицы по радиусу кривизны определяется скорость и энергия частицы.
Рис. VI.4.5
5°. В пузырьковой камере трек пролетающей частицы становится видимым в перегретой жидкости (11.5.3.4°), которая начинает кипеть при резком уменьшении ее давления. Центрами парообразования, приводящего к появлению пузырьков пара, являются ионы, образующиеся вдоль траектории заряженной частицы. Жидкость в пузырьковой камере имеет примерно в тысячу раз большую плотность, чем в камере Вильсона. Это позволяет регистрировать частицы больших энергий, которые тормозятся в пузырьковой камере на отрезках в тысячу раз меньших, чем в камере Вильсона. В камере Вильсона быстрая частица фотографируется на малом участке ее траектории. В пузырьковой камере след частицы соответствует в тысячу раз большему отрезку траектории в камере Вильсона.
6°. Метод толстослойных фотоэмульсий (метод ядерных фотоэмульсий) основан на почернении фотографического слоя под действием быстрых заряженных частиц, проходящих через фотоэмульсию (V.5.6.20). Ядерные эмульсии применяются в виде слоев толщиной от 0,5 до 1 мм. В обычных фотопластинках толщина фотослоя составляет от 10 до
4.7. возникновение 06-, ?- и v-излучений
481
20 мкм. Частицы с энергией порядка 10 МэВ образуют не-исчезающий след длиной порядка 0,1 мм, который можно тщательно и длительно изучать. Для изучения треков частиц очень высоких энергий, дающих длинные следы, большое число пластинок складывается в стопу пластинок. Стопа располагается наклонно к следу частицы, чтобы удлинить возможный трек частицы.
4.7. Понятие о возникновении a-, ?-и у-излучений
Г. В процессе а-распада различаются две стадии: образование частицы из двух протонов "и двух нейтронов в ядре и испускание а-частицы ядром. Обособлению четырех нуклонов в отдельную частицу способствует насыщение ядерных сил (VI.4.3.2°, г). Сформировавшая а-частица подвержена меньшему действию ядерных сил.
2°. Испускание ядром а-частицы представляет собой особый квантовомеханический туннельный эффект. Он состоит в просачивании, проникновении а-частицы, обладающей волновыми ^ свойствами (VI. 1.1.3°), с к в о з ь по- Щ тенциальный барьер. Представление р об этом барьере можно получить из следующих весьма огрубленных рассуждений. Альфа-частицу и другие 0--—і *
нуклоны в ядре можно рассматривать U ^ »I
находящимися внутри потенциальной Рис yj 4 6 ямы (VI. 1.4.3°) в области OA. Потенциальная яма имеет глубину Я0 (рис. VI.4.6). Это означает, что для выхода любой частицы из ядра она, казалось бы, должна обладать энергией не меньшей, чем П0, чтобы преодолеть притяжение ядерных сил. Это сокращенно принято формулировать так: «на границе ядра существует потенциальный барьер некоторой высоты и ширины». На рис. VI.4.6 этот барьер изображен упрощенно в виде прямоугольного барьера А В высоты Я0с «шириной» L. Альфа-частица в ядре имеет энергию E меньшую, чем высота потенциального барьера (рис. VI. 1.6). Однако а-частица, обладающая волновыми свойствами, может просочиться сквозь потенциальный барьер, как это указано стрелкой на рис. VI.4.6. В результате а-частица окажется вне ядра, в области, где ядерные силы притяжения уже не действуют. Туннельный эффект при испускании ядром а-час-
ОТДЕЛ VI. ГЛ. 4. СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР
тиц объясняет все закономерности а-распада в полном соответствии с опытными данными *).
