Перечислите методы регистрации элементарных частиц

Газоразрядный счетчик Гейгера-Мюллера – прибор для автоматического счета частиц, действие которого основано на ударной ионизации атомов газа, заполняющего счетчик.

Заряженная частица (электрон и т. д.), попав внутрь трубки, ионизирует атомы заполняющего ее газа (отрывает у атомов электроны и таким образом создает положительные ионы и свободные электроны). Электрическое поле между анодом и катодом ускоряет электроны до энергий, при которых начинается ударная ионизация. Возникает лавина ионов, и ток через счетчик резко возрастает.

Сцинтилляционный счетчик – прибор для автоматического счета частиц, действие которого основано на возникновении вспышки света (сцинтилляции) при попадании заряженной частицы в среду, способную люминесцировать (сцинтиллятор).

Метод сцинтилляций состоит в подсчете крохотных вспышек света при попадании частиц на экран, покрытый люминесцентным веществом.

Камера Вильсона – прибор, позволяющий регистрировать след (трек) частицы в веществе, действие которого основано на конденсации пересыщенного пара на ионах, которые создает вдоль свой траектории движущаяся заряженная частица.

Цепочка капель, сконденсировавшихся на ионах вдоль траектории движения заряженной частицы, образует трек частицы.

При освещении трек становится видимым на черном фоне и фотографируется.

Пузырьковая камера – прибор, позволяющий регистрировать след (трек) частицы в веществе, действие которого основано на закипании перегретой жидкости на ионах, которые создает вдоль свой траектории движущаяся заряженная частица.

На ионах образуются пузырьки пара, составляющие трек частицы

Метод толстослойных фотоэмульсий – метод,позволяющий регистрировать след (трек) частицы, действие которого основано на ионизации быстрыми заряженными частицами эмульсии, что приводит к образованию скрытого изображения, которое становится видимым при ее проявлении.

2. Что называется радиоактивностью?

Радиоактивность (радиоактивный распад) – явление самопроизвольного превращения ядер неустойчивых изотопов одного химического элемента в ядра изотопов других химических элементов с образованием определенных частиц (α, β), а так же электромагнитного излучения (γ).

3. Какие свойства радиоактивного излучения вы знаете?

Свойства радиоактивного излучения:

▪ Радиоактивное излучение имеет сложный состав: оно состоит из трех видов излучений различной физической природы. Эти три вида излучений были названы α-, β- и γ-излучениями.

▪ α- и β-излучения одновременно испускаются только веществами, содержащими несколько различных радиоактивных элементов.

▪ Чистый радиоактивный элемент испускает только одно: или α- излучение или β-излучение, каждому из которых может сопутствовать γ-излучение.

▪ Радиоактивное излучение не зависит от внешних факторов: давление, температура, освещенность и т.д.

▪ Радиоактивное излучение сопровождается выделением энергии (например, 1 г радия за 1 час выделяет 582 Дж энергии).

4. Перечислите свойства α-, β- и γ-лучей.

Свойства α-, β- и γ-излучений:

▪ α-излучение – несет положительный заряд и представляет собой поток α-частиц – ядер гелия , движущихся со скоростями ~10⁷ м/с; слабо отклоняется магнитным или электрическим полями. Обладает наименьшей проникающей способностью (В воздухе при нормальных условиях α-лучи проходят путь в несколько сантиметров; лист бумаги толщиной ~0,1 мм полностью поглощает α-излучение). Обладает наибольшей ионизирующей способностью.

Замечание: Хотя скорость α-частиц огромна, но она все же составляет только около 3 % от скорости света, поэтому при расчете можно пользоваться нерелятивистским выражением для кинетической энергии.

▪ β-излучение – несет отрицательный заряд и представляет собой поток электронов, движущихся со скоростями, близкими к скорости света; сильно отклоняется магнитным или электрическим полями. Обладает средней проникающей способностью (Оно способно пройти через слой алюминия толщиной до 5 миллиметров). Обладает средней ионизирующей способностью.

▪ γ-излучение представляют собой коротковолновое электромагнитное излучение с чрезвычайно малой длиной волны λ < 10^–10 м и вследствие этого – ярко выраженными корпускулярными свойствами, т. е. является потоком частиц – γ-квантов; не отклоняется магнитным или электрическим полями. Обладает наибольшей проникающей способностью (способно проходить через слой свинца толщиной 5–10 см). Обладает наименьшей ионизирующей способностью.