Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц

Счетчик Гейгера – служит для подсчета количества радиоактивных частиц (в основном электронов). Это стеклянная трубка, заполненная газом (аргоном), с двумя электродами внутри (катод и анод). При пролете частицы возникает ударная ионизация газа и возникает импульс электрического тока.

Достоинства:

• компактность;
• эффективность;
• быстродействие;
• высокая точность (\(10000\) частиц/с).

Где используется:

• регистрация радиоактивных загрязнений на местности, в помещениях, одежды, продуктов и т.д.;
• на объектах хранения радиоактивных материалов или с работающими ядерными реакторами;
• при поиске залежей радиоактивной руды \((U,Th)\);
• служит для наблюдения и фотографирования следов от пролета частиц (треков).

Камера Вильсона

Внутренний объем камеры заполнен парами спирта или воды в перенасыщенном состоянии: при опускании поршня уменьшается давление внутри камеры и понижается температура, в результате адиабатного процесса образуется перенасыщенный пар. По следу пролета частицы конденсируются капельки влаги и образуется трек – видимый след. При помещении камеры в магнитное поле по треку можно определить энергию, скорость, массу и заряд частицы.

По длине и толщине трека, по его искривлению в магнитном поле определяют характеристики пролетевшей радиоактивной частицы. Например, альфа-частица дает сплошной толстый трек, протон – тонкий трек, электрон – пунктирный трек. Пузырьковая камера – вариант камеры Вильсона.

При резком понижении поршня жидкость, находящаяся под высоким давлением, переходит в перегретое состояние. При быстром движении частицы по следу образуются пузырьки пара, т. е. жидкость закипает, виден трек. Преимущества перед камерой Вильсона:

• большая плотность среды, следовательно короткие треки;
• частицы застревают в камере и можно проводить дальнейшее наблюдение частиц;
• большее быстродействие.

Метод толстослойных фотоэмульсий – служит для регистрации частиц и позволяет регистрировать редкие явления из-за большого времени экспозиции. Фотоэмульсия содержит большое количество микрокристаллов бромида серебра. Влетающие частицы ионизируют поверхность фотоэмульсий. Кристаллики AgВr распадаются под действием заряженных частиц, и при проявлении выявляется след от пролета частицы – трек. По длине и толщине трека можно определить энергию и массу частиц.