Экспериментальные методы исследования частиц p

Укажите преимущества пузырьковой камеры укажите несколько вариантов ответа

© Куцева Н. В. │ Сайт «Элементарные частицы» разработан в рамках ВКР магистра
по направлению подготовки 44.04.01 «Педагогическое образование» профиля «Физическое образование».
ВГПУ – 2018 г.

Пузырьковая камера

В камере Вильсона нельзя было наблюдать ядерные реакции с участием релятивистских тяжёлых частиц (например, протонов), так как они практически не тормозятся в газах. Для решения данной проблемы 1952 году американским учёным Д. А. Глейзером было предложено использовать перегретую жидкость. А камера, которую он придумал, получила название пузырьковая.

Принцип её действия основан на вскипании перегретой жидкости вдоль трека заряженной частицы. В качестве рабочей жидкости используется сжиженный газ (водород, пропан или ксенон) под высоким давление, предохраняющим её от закипания, несмотря на то, что температура жидкости выше температуры кипения при атмосферном давлении. При резком понижении давления жидкость жидкость становится перегретой. В этом состоянии она может находиться течении небольшого промежутка времени, так как оно является неустойчивым. Прохождение через такую жидкость заряженной частицы вызовет вскипание жидкости вдоль её траектории, а на образовавшихся ионах сформируется цепочка пузырьков пара (т. е. трек частицы) . С лед частицы обычно фотографируют, когда пузырьки пара достигают больших размеров. После процесса фотографирования давление в камере опять поднимается, до прежних значений, пузырьки пропадают, и камера снова может работать. Весь цикл работы пузырьковой камеры составляет менее одной секунды, время чувствительности прибора от 10 до 40 миллисекунд.

Для того, чтобы определить тип частицы, её энергию и импульс, пузырьковую камеру так же как и камеру Вильсона помещают во внешнее магнитное поле.


Старая пузырьковая камера Лаборатории им. Э. Ферми

Схема пузырьковой камеры:

1 -входное окно; 2 -поршень; 3 -фотокамеры;
4 -поверхности, покрытые "скотчлайтом";
5 -магнит; 6 -лазер; 7 -окно вакуумного кожуха;
8 -расширяющая линза; 9 -осветитель

Размеры пузырьковых камер от десятков сантиметров до двух и более метров . Их эффективный объем на 2 — 3 порядка больше, чем у камеры Вильсона, так как жидкости гораздо плотнее газов.

Преимущество пузырьковой камеры перед камерой Вильсона обусловлено большей плотностью рабочего вещества. В ней застревают частицы даже больших энергий, поэтому пробеги частиц в основном короткие. Это позволяет наблюдать серию последовательных превращений частицы и вызываемые ею реакции. Главное её преимущество состоит в том, что она позволяет получить точные измерения импульсов быстрых ионизирующих частиц.

Из недостатков одним из самых значимых является её слабая управляемость, которая нужна для отбора нужных актов распада частиц либо их взаимодействия. Устройство невозможно моментально запустить по сигналам внешних детекторов из-за инерционности рабочей жидкости и других физических параметров. Поэтому пузырьковые камеры, будучи синхронизованы с работой ускорителя, регистрируют все события, инициируемые в камере пучком частиц. И, к сожалению, з начительная часть этих событий не представляет интереса. Обработка снимков проходит в два этапа: сначала отбираются снимки с интересующими событиями, а затем проводятся измерения координат точек на следах отобранных событий с помощью микроскопов, полуавтоматических или автоматических измерительных устройств. По специальным программам на компьютерах вычисляются геометрические характеристики треков: углы вылета частиц, длины пробегов, импульсы, ошибки этих величин и т. д.

С п омощью пузырьковых камер было сделано ряд открытий в физике высоких энергий: были открыты антисигма-минус-гиперон ( 1960 , Дубна), омега-минус-гиперон ( 1964 , США), нейтральные токи ( 1973 , ЦЕРН) и другие. Обнаружены и изучены многочисленные частицы — резонансы и т. д.

Читайте также:  ГДЗ по английскому языку 5 класс Spotlight Student s book ответы и переводы к учебнику Ваулиной Дули

За свое изобретение в 1960 году Д. А. Глейзер получил Нобелевскую премию по физике.

Источник



Экспериментальные методы исследования частиц

4) Расщеплении молекул движущейся заряженной частицей.

5) Ударной ионизации.

При попадании заряженной частицы на полупрозрачный экран, покрытый сульфидом цинка, возникает вспышка света — это

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) среди ответов нет правильного

2) метод ударной ионизации

3) метод вспышковости

4) метод сцинциляций

Укажите преимущества метода толстослойных эмульсий.

Выберите несколько из 4 вариантов ответа:

1) Эмульсия обладает малой тормозящей способностью

2) Эмульсия обладает большой тормозящей способностью

3) Он дает неисчезающий след частицы, который потом можно тщательно изучать

4) Им можно регистрировать траектории всех частиц, пролетевших сквозь фотопластинку

Фотоэмульсионный метод регистрации заряженных частиц основан на

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) Конденсации перенасыщенных паров.

2) Образовании пара в перегретой жидкости.

3) Расщеплении молекул движущейся заряженной частицей.

4) Ударной ионизации.

Прибор, в котором используется способность частиц больших энергий ионизировать атомы газа.

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) Пузырьковая камера

2) Камера Вильсона

3) Счётчик Гейгера

4) Такого прибора не существует

Прибор для регистрации элементарных частиц, действие которого основано на образовании пузырьков пара в перегретой жидкости, называется

Выберите один из 5 вариантов ответа:

1) Толстослойная фотоэмульсия.

2) Камера Вильсона.

3) Пузырьковая камера.

4) Счетчик Гейгера.

Явление самопроизвольного превращения неустойчивого изотопа одного химического элемента в изотоп другого элемента, сопровождающееся испусканием частиц, обладающих большой проникающей способностью.

Выберите один из 4 вариантов ответа:

Прибор для регистрации элементарных частиц, действие которого основано на конденсации перенасыщенного пара, называется

Источник

Физика атомного ядра. Экспериментальные методы регистрации элементарных частиц.

Методы регистрации элементарных частиц основаны на использовании систем в долгоживущем неустойчивом состоянии, в которых под действием пролетающей заряженной частицы происходит переход в устойчивое состояние.

Счетчик Гейгера — детектор частиц, действие которого основано на возникновении самостоятельного электрического разряда в газе при попадании частицы в его объем. Изобретен в 1908 г. X. Гейгером и Э. Резерфордом, позднее был усовершенствован Гейгером и Мюллером.

Счетчик Гейгера состоит из металлического ток в цепи возрастает. С нагрузочного сопротивления им­пульс напряжения подается на регистрирующее устройство. Резкое увеличение падения напряжения на нагрузочном со­противлении приводит к резкому уменьшению напряжения между анодом и катодом, разряд прекращается, и трубка готова к регистрации следующей частицы.

Счетчиком Гейгера регистрируют в основном электроны и γ-кванты (последние, правда, с помощью дополнительного материала, наносимого на стенки сосуда, из которых γ-кванты выбивают электроны).

Камера Вильсона — трековый (от англ. track — след, траектория) детектор частиц. Создана Ч. Вильсоном в 1912 г. С помощью камеры Вильсона был сделан ряд открытий в ядер­ной физике и физике элементарных частиц, таких, как открытие широких атмосферных ливней (в области космических лучей) в 1929 г., позитрона в 1932 г., обнаружение следов мюонов, откры­тие странных частиц. В дальнейшем камера Вильсона была практически вытеснена пузырьковой камерой как более быстродействующей. Камера Вильсона представляет со­бой сосуд, заполненный парами Перенасыщенный пар создастся резким опусканием поршня (см. рис.) (пар в камере при этом адиабатически расширяется, вследствие чего тем­пература его резко надает).

Капельки жидкости, осевшие на ионах, делают видимым след проле­тевшей частицы — трек, что дает возможность его сфотографировать. По длине трека можно определить энергию частицы, а по числу капелек на единицу длины трека — оценить ее скорость. Помещение камеры в магнитное поле позволяет определить по кривизне трека отношение заряда частицы к ее массе (впервые предложено советскими физиками П. Л. Ка­пицей и Д. В. Скобельцыным).

Читайте также:  ГДЗ Алгебра 7 класс Мерзляк Дидактические материалы

Пузырьковая камера — прибор для регистрации следов (треков) заряженных частиц, действие которого основано на вскипании перегретой жидкости вдоль траектории частицы.

Первая пузырьковая камера (1954 г.) представляла собой металлическую камеру со стеклянными окнами для освещения и фотографирования, заполненную жидким водородом. В дальнейшем она создавалась и совершенствовалась во всех лабораториях мира, оснащенных ускорителями заряженных частиц. От колбочки объемом 3 м 3 . За изобретение пузырь­ковой камеры Глейзеру в 1960 г. была присуждена Нобелевская премия.

Длительность рабочего цикла пузырьковой камеры составляет 0,1 с. Преимущество ее перед камерой Вильсона — в большей плотности рабочего вещества, позволяющей регистрировать частицы больших энергий.

Источник

Тест. Экспериментальные методы исследования частиц

Можно ли с помощью камеры Вильсона регистрировать незаряженные частицы?

Варианты ответов
  • Можно, если они имеют маленькую массу
  • Можно, если они имеют большую массу
  • Можно, если они имеют большой импульс
  • Можно, если они имеют маленький импульс
Вопрос 4

Фотоэмульсионный метод регистрации заряженных частиц основан на

Варианты ответов
  • Ударной ионизации.
  • Расщеплении молекул движущейся заряженной частицей.
  • Образовании пара в перегретой жидкости.
  • Конденсации пересыщенных паров.
Вопрос 5

При попадании заряженной частицы на полупрозрачный экран, покрытый сульфидом цинка, возникает вспышка света — это

Варианты ответов
  • метод сцинтилляций
  • метод ударной ионизации
  • метод вспышковости
  • среди ответов нет правильного
Вопрос 6

Укажите преимущества пузырьковой камеры.

Варианты ответов
  • большая плотность рабочего вещества
  • частица теряет больше энергии, чем в газе
  • частица теряет меньше энергии, чем в газе
  • пробеги частиц оказываются более короткими
  • пробеги частиц оказываются более длинными
  • малая плотность рабочего вещества
Вопрос 7

Укажите преимущества метода толстослойных эмульсий.

Варианты ответов
  • Им можно регистрировать траектории всех частиц, пролетевших сквозь фотопластинку
  • Эмульсия обладает большой тормозящей способностью
  • Эмульсия обладает малой тормозящей способностью
  • Он дает неисчезающий след частицы, который потом можно тщательно изучать
Вопрос 8

Кто из учёных предложил помещать камеру Вильсона в магнитное поле?

Варианты ответов
  • Капица
  • Скобельцин
  • Вильсон
  • Глазер
Вопрос 9

Укажите недостатки счётчика Гейгера

Варианты ответов

высокая скорость регистрации частиц (

Вопрос 10
Варианты ответов
  • Счётчик Гейгера
  • Ионизационная камера
  • Камера Вильсона
  • Пузырьковая камера
  • Искровая камера

Получите комплекты видеоуроков + онлайн версии

Комментарии 9

Чтобы добавить комментарий зарегистрируйтесь или войдите на сайт

Пользователь,

"Правильный" вариант ответа сформулирован некорректно. "Регистрация факта пролёта частицы" не может являться недостатком для прибора, предназначенного для РЕГИСТРАЦИИ частиц. Недостатком является то, что прибор позволяет ТОЛЬКО регистрировать факт пролёта, т.е. не позволяет изучать характеристики пролетающей частицы.

Здравствуйте. Тест исправлен. Вы можете пройти его еще раз.

Пользователь,

"Правильный" вариант ответа сформулирован некорректно. "Регистрация факта пролёта частицы" не может являться недостатком для прибора, предназначенного для РЕГИСТРАЦИИ частиц. Недостатком является то, что прибор позволяет ТОЛЬКО регистрировать факт пролёта, т.е. не позволяет изучать характеристики пролетающей частицы.

Здравствуйте. Благодарим за Ваши комментарии. Мы обязательно все проверим.

"Правильный" вариант ответа сформулирован некорректно. "Регистрация факта пролёта частицы" не может являться недостатком для прибора, предназначенного для РЕГИСТРАЦИИ частиц. Недостатком является то, что прибор позволяет ТОЛЬКО регистрировать факт пролёта, т.е. не позволяет изучать характеристики пролетающей частицы.

Источник

Укажите преимущества пузырьковой камеры укажите несколько вариантов ответа

© Куцева Н. В. │ Сайт «Элементарные частицы» разработан в рамках ВКР магистра
по направлению подготовки 44.04.01 «Педагогическое образование» профиля «Физическое образование».
ВГПУ – 2018 г.

Читайте также:  Викторинные вопросы с ответами для детей 10 лет

Пузырьковая камера

В камере Вильсона нельзя было наблюдать ядерные реакции с участием релятивистских тяжёлых частиц (например, протонов), так как они практически не тормозятся в газах. Для решения данной проблемы 1952 году американским учёным Д. А. Глейзером было предложено использовать перегретую жидкость. А камера, которую он придумал, получила название пузырьковая.

Принцип её действия основан на вскипании перегретой жидкости вдоль трека заряженной частицы. В качестве рабочей жидкости используется сжиженный газ (водород, пропан или ксенон) под высоким давление, предохраняющим её от закипания, несмотря на то, что температура жидкости выше температуры кипения при атмосферном давлении. При резком понижении давления жидкость жидкость становится перегретой. В этом состоянии она может находиться течении небольшого промежутка времени, так как оно является неустойчивым. Прохождение через такую жидкость заряженной частицы вызовет вскипание жидкости вдоль её траектории, а на образовавшихся ионах сформируется цепочка пузырьков пара (т. е. трек частицы) . С лед частицы обычно фотографируют, когда пузырьки пара достигают больших размеров. После процесса фотографирования давление в камере опять поднимается, до прежних значений, пузырьки пропадают, и камера снова может работать. Весь цикл работы пузырьковой камеры составляет менее одной секунды, время чувствительности прибора от 10 до 40 миллисекунд.

Для того, чтобы определить тип частицы, её энергию и импульс, пузырьковую камеру так же как и камеру Вильсона помещают во внешнее магнитное поле.


Старая пузырьковая камера Лаборатории им. Э. Ферми

Схема пузырьковой камеры:

1 -входное окно; 2 -поршень; 3 -фотокамеры;
4 -поверхности, покрытые "скотчлайтом";
5 -магнит; 6 -лазер; 7 -окно вакуумного кожуха;
8 -расширяющая линза; 9 -осветитель

Размеры пузырьковых камер от десятков сантиметров до двух и более метров . Их эффективный объем на 2 — 3 порядка больше, чем у камеры Вильсона, так как жидкости гораздо плотнее газов.

Преимущество пузырьковой камеры перед камерой Вильсона обусловлено большей плотностью рабочего вещества. В ней застревают частицы даже больших энергий, поэтому пробеги частиц в основном короткие. Это позволяет наблюдать серию последовательных превращений частицы и вызываемые ею реакции. Главное её преимущество состоит в том, что она позволяет получить точные измерения импульсов быстрых ионизирующих частиц.

Из недостатков одним из самых значимых является её слабая управляемость, которая нужна для отбора нужных актов распада частиц либо их взаимодействия. Устройство невозможно моментально запустить по сигналам внешних детекторов из-за инерционности рабочей жидкости и других физических параметров. Поэтому пузырьковые камеры, будучи синхронизованы с работой ускорителя, регистрируют все события, инициируемые в камере пучком частиц. И, к сожалению, з начительная часть этих событий не представляет интереса. Обработка снимков проходит в два этапа: сначала отбираются снимки с интересующими событиями, а затем проводятся измерения координат точек на следах отобранных событий с помощью микроскопов, полуавтоматических или автоматических измерительных устройств. По специальным программам на компьютерах вычисляются геометрические характеристики треков: углы вылета частиц, длины пробегов, импульсы, ошибки этих величин и т. д.

С п омощью пузырьковых камер было сделано ряд открытий в физике высоких энергий: были открыты антисигма-минус-гиперон ( 1960 , Дубна), омега-минус-гиперон ( 1964 , США), нейтральные токи ( 1973 , ЦЕРН) и другие. Обнаружены и изучены многочисленные частицы — резонансы и т. д.

За свое изобретение в 1960 году Д. А. Глейзер получил Нобелевскую премию по физике.

Источник