Камера Вильсона

Это старейший (1912) и на протяжении многих десятилетий (вплоть до 50 – 60-х годов) единственный тип трекового детектора.

Выполняется обычно в виде стального цилиндра с точно прилегающим поршнем. Цилиндр наполняется нейтральным газом (обычно гелем или аргоном), насыщенными парами воды или спирта. При резком т.е. адиабатным, расширении газа пар становится пересыщенным и на траекториях частиц, пролетевших через камеру, образуются треки из тумана.

Диффузионная камера.

Это разновидность камеры Вильсона. В ней рабочим веществом так же является перенасыщенный пар, но состояние перенасыщения создаётся диффузией паров спирта от нагретой (до 10⁰ С) крышки ко дну, охлаждённому (до – 60⁰ С) твёрдой углекислотой.

Вблизи дна возникает слой перенасыщенного пара толщиной примерно 5 см., в котором проходящие заряженные частицы создают треки.

Из – за отсутствия поршня увеличивается её эффективный объём.

Пузырьковая камера.

В ней рабочим веществом является перегретая (находящаяся под давлением) прозрачная жидкость ( жидкий водород, пропан, псенон).

Запускается камера, так же как и камера Вильсона, резким сбросом давления, переводящим жидкость в неустойчивое перегретое состояние. Пролетающая в это время через камеру заряженная частица вызывает резкое вскипание жидкости, и траектория частицы оказывается обозначенной цепочкой пузырьков пара – образуется трек, который, как и в камере Вильсона, фотографируется.

Ядерные эмульсии

Простейший трековый детектор заряженных частиц. Прохождение заряженной частицы в эмульсии вызывает ионизацию, приводящую к образованию центров скрытого изображения. После проявления следы заряженных частиц обнаруживаются в виде цепочки зёрен металлического серебра. Так как эмульсия – среда более плотная, чем газ или жидкость, то длина трека в эмульсии более короткая. Так, трек длинной 0,05см в эмульсии эквивалентен треку в 1м в камере Вильсона. Поэтому фотоэмульсии применяются для изучения реакций вызываемых частицами в ускорителях сверхвысоких энергий и в космических лучах.

Ядерные реакции и их классификация

Ядерная реакция – это превращение атомных ядер при взаимодействии с элементарными частицами (в том числе с γ-квантами) или друг с другом.

Символическая запись:

Х + a → Y + b

X,Y- соответственно исходное и конечное ядра, a и b – бомбардирующая и испускаемая в ядерной реакции частицы.

Законы сохранения зарядовых и массовых чисел ядерных реакциях: сумма зарядовых(массовых чисел) ядер и частиц, вступающих в реакцию, равна сумме зарядовых (массовых чисел) конечных продуктов(ядер и частиц) реакции.

Исторически первая ядерная реакция (Резерфорд, 1919г.) связана с превращением азота в кислород

¹⁴₇ N + ⁴₂He → (¹⁸₉F) → ¹⁷₈O + ¹₁P

Ядерная реакция, в которой впервые были получены нейтроны

⁹₄Be + ⁴₂He → ¹²₆C + ¹₀n

Если испущенная частица тождественна с захваченной (b ≡ a), то при Е_b = E_a происходит упругое рассеяние, и при E_b ≠ E_a – неупругое рассеяние.

Ядерная реакция с выделением энергии называется экзотермической реакцией, и с поглощением энергии – эндотермической.

Классификация ядерных реакций:

1. По роду участвующих в них частиц – реакция под действием нейтронов; заряженных частиц; γ – квантов;

2. По энергии вызывающих их частиц – реакции при малых, средних и высоких энергий;

3. По роду участвующих в них ядер – реакции на личных (А<50); средних (50<А<100) и тяжелых (A>100) ядерных;

4. По характеру происходящих ядерных превращений реакции с испускаемым нейтронов, заряженных частиц; реакции захвата (в случае этих реакций составное ядро не испускает не малых частиц, а переходит в основное состояние, изучая один или несколько γ - квантов).