Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Источники и методы регистрации частиц





В ядерной физике исследуется субатомная структура материи. Характерные размеры этой структуры малы по сравнению с размерами атомов (< 10-18 м).

В ядерной физике непосредственно измеряются промежутки времени 10-9 с и только в некоторых случаях удается измерить время, близкое к 10-11 с. Однако с помощью соотношения неопределенности энергия-время косвенно измеряются промежутки времени, вплоть до 10-24 с.

Физические явления, происходящие на сверхмалых расстояниях можно изучать пока в основном только по столкновениям и распадам атомных ядер и элементарных частиц. Все источники ядерных излучений подразделяются на радиоактивные препараты, ускорители, ядерные реакторы и космические лучи. В настоящее время используются ускорители от 5 - 10 ГэВ до 100 - 150 ГэВ: электростатический генератор Ван-де-Граафа, линейные ускорители, циклотроны, фазотроны, бетатроны, синхрофазотроны, ускорители на встречных пучках, накопительные кольца и др. Существуют различные методы регистрации элементарных частиц, возникающих при проведении ядерных реакций.

  Рис. 11.17

Например, электронные (счетчики). К ним относятся импульсные ионизационнные камеры, пропорциональные счетчики, счетчики Гейгера-Мюллера, сцинтилляционные, черенковские и полупроводниковые счетчики. К трековым детекторам относятся: камеры Вильсона, пузырьковые камеры, толстослойные фотоэмульсии, широкозазорные искровые и стримерные, пропорциональные и дрейфовые камеры. Например, полупроводниковые счетчики (рис. 11.17) используют переходное излучение в рентгеновской области и имеют большое будущее в физике ТэВ-области для идентификации частиц. Принцип работы полупроводникового счетчика тот же, что и ионизационной камеры, только вместо газа используется полупроводник. В этом его преимущество, т. к. в твердом теле на одном и том же отрезке пути заряженная частица отдает в сотни раз больше энергии, чем в газе.



Проходя через полупроводник частица вызывает переход электронов из валентной зоны в зону проводимости, порождая пару электрон-дырка.

Энергия W, необходимая для рождения такой пары, составляет 2,9 эВ в германии и 3,5 эВ в кремнии.

Если энергия частицы равна Wk, то на своем пути в полупроводнике она создает Wk/W электронно-дырочных пар. Для уменьшения помех полупроводниковые детекторы охлаждают до температур жидкого азота.

В счетчике любого вида регистрация осуществляется немедленно, т. е. без последующей обработки.

Следовые регистраторы (камера Вильсона, пузырьковая камера, метод толстослойных эмульсий и др.) позволяют получить полную информацию о траекториях заряженных частиц.

Оба эти преимущества объединены в искровой камере.

    Рис. 11.18

Искровая камера состоит из набора плоскопараллельных электродов площадью до 1 м2, расположенных на расстоянии в несколько миллиметров друг от друга и соединенных через один.

Электроды помещают в замкнутый объем, заполненный газовой смесью гелия и неона. Одна половина электродов заземляется, а к другой - прикладывается высоковольтный импульс (рис. 11.18).

Главное достоинство искровой камеры состоит в том, что ее рабочий объем состоит из блоков, число которых не ограничено.

 

Когерентность и материя

Классическая когерентность, генерация излучения в лазерах, когерентное состояние вещества, сверхпроводимость, сверхтекучесть, сверхизлучение, сверхрассеяние - относятся к явлениям когерентности.

Поскольку пространственная когерентность определяется не абсолютным, а относительным угловым размером источника, то оказывается возможной когерентность лучей света, который приходит на Землю от далекой звезды.

Свет самой звезды является пространственно некогерентным, но при наблюдении звезды в телескоп можно видеть резкие кольца, обусловленные когерентными явлениями.

Например, была получена интерференционная картина от Солнца.

За счет синхронизации мод получена интерференция волн с различными частотами, возникающая при генерации лазером ультракоротких импульсов.

Таким способом получены мощности »1012 Вт при длительности импульса t~10-10 с. Эти импульсы тем короче, чем большее число волн с различными частотами будут интерферировать.

Наличие волновых свойств у вещества позволяет поставить вопрос о его когерентности, т. е. о возможности для системы, не взаимодействующих между собой частиц, обнаружить свойства, связанные с синхронизацией фаз y-функций отдельных частиц, атомов или молекул.

С когерентностью вещества, возникающей в результате резонансного взаимодействия с излучением, связан целый ряд эффектов: самоиндуцированная прозрачность, фотонная индукция, фотонное эхо, оптическая нутация, сверхизлучение, сверхрассеяние, сверхизлучающий фазовый переход, оптическая бистабильность.

В трехуровневой системе с помощью взаимодействия на равновесную фазу импульсов с частотами n12 и n23 можно наблюдать сверхизлучающие импульсы на всех трех частотах. Это позволяет исследовать характеристики перехода, не соответствующего какой-либо из частот излучения, падающего на молекулярную систему.

С помощью трехуровнего подхода было получено, что для спонтанного комбинационного рассеяния на предварительно возбужденной среде может осуществиться режим сверхрассеяния, а также возможность существования солитонов возбужденного комбинационного рассеяния.

Рассматривается возможность создания фотонной машины. Подобно электрогенератору и мотору, лазер и фотонная машина могут меняться ролями. Когерентные явления носят общий глобальный характер.

Они проявляются во всех трех известных уровнях структуры вещества: атомной, ядерной и элементарных частиц в широком диапазоне физических условий при нестационарных и нелинейных процессах.

Когерентные явления наблюдаются для излучения и вещества, для кристаллов, жидкостей, газа, плазмы, молекул атомов, ядер, элементарных частиц и т. д. Обсуждаются вопросы о возможностях получения когерентного гравитационного поля и управления гравитацией.

Когерентные явления успешно применяются в биологии и для приложений в общественных науках.

Обнаружены общие фундаментальные черты различных областей физики, самых разнородных явлений, подтверждающих внутреннее единство материи, указывающих на взаимосвязь когерентных явлений со структурой материи.

 









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2019 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.