Экспериментальные методы и приборы исследования частиц

 Счётчик Гейгера

Одним из таких приборов является счетчик Гейгера. Он состоит из металлического цилиндра, который будет являться катодом, и натянутой вдоль его оси тонкой проволоки, которая будет являться анодом. Эти электроды через сопротивление подключены к источнику высокого напряжения. Между катодом и анодом возникает сильное электрическое поле.

Катод и анод помещают в наглухо запаянную герметичную трубку, которая полна каким-нибудь разреженным газом; чаще всего для этого используется аргон. В обычном состоянии, когда газ не ионизирован, тока в цепи не будет. Если через стенки трубки пролетит какая-либо частица, которая может ионизировать атомы газа, то внутри трубки образуются электронно-ионные пары. Электроны и ионы начнут двигаться к соответствующим электродам – катоду или аноду.

Если напряженность электрического поля будет достаточно велика, то электроны при движении будут приобретать большую энергию, и тоже смогут ионизировать атомы газа. В трубке образуется электронно-ионовая лавина, в результате чего произойдет скачок силы тока в цепи.

• Из-за скачка силы тока, напряжение на сопротивлении тоже резко возрастет, и уже этот импульс зарегистрирует специальное устройство.

После этого, вследствие большого значения величины сопротивления, напряжение на электродах уменьшится и разряд прекратится. Счетчик вернётся в исходное состояние и будет готов к регистрации следующей частицы. На следующем рисунке представлена общая схема счетчика Гейгера.

Еще одним прибором для исследования частиц является камера Вильсона. В отличии от счетчика Гейгера, который позволяет свидетельствовать наличие частиц, она имеет большие возможности.

Камера Вильсона 

Общий вид камеры Вильсона показан на следующем рисунке.

Через тонкое окошко в камеру Вильсона запускают исследуемые частицы. Они пролетают через камеру на высокой скорости, и создают на своем пути ионы. На этих ионах конденсируется водяной перенасыщенный пар и пары этилового спирта, которыми пропитана черная ткань на дне камеры.

• Вдоль всего пути частицы возникает след из капелек, который называется треком. Эти треки мы можем наблюдать или даже сфотографировать.

Для этого сбоку на камеру направляют мощный пучок световых лучей. Камера Вильсона является мощным инструментов при экспериментальном исследовании частиц. С её помощью, было сделано множество важных открытий в области физики элементарных частиц и ядерной физики.

Нужна помощь в учебе?