Elementariųjų dalelių detektoriai. DIY dalelių detektorius

2.1. Dujų išlydžio detektoriai. Geigerio-Trosto skaitikliai, proporciniai skaitikliai, jonizacijos kameros. Scintiliacijos skaitikliai.

2.2. Čerenkovas skaito. Puslaidininkiniai skaitikliai.

2.3. Trasos detektoriai su informacijos filmavimu. Debesų kamera, burbulų kameros, kibirkščių ir srovių kameros. Branduolinės emulsijos metodas.

2.4. Kameros be filmų. Proporcinės ir dreifo kameros. Hodoskopinės scintiliacijos ir Čerenkovo ​​skaitiklių sistemos.

Matavimų ir matematinio duomenų apdorojimo metodai

3.1. Spektrometrinių matavimų metodai. Magnetiniai spektrometrai. Spektrometriniai matavimo takai su puslaidininkių ir scintiliacijos skaitikliais su duomenų išvestimi į kompiuterį. Daugiamačių spektrų vaizdavimo metodai.

3.2. Dozimetriniai matavimai. Leistini spinduliuotės srautai. Apsaugos metodai.

3.3. Sekimo įrenginių nuotraukų automatinio apdorojimo metodai. Mechaninės-optinės ir elektroninės nuskaitymo sistemos su duomenų išvedimu į kompiuterį.

3.4. Fizinės instaliacijos su automatiniu duomenų išvedimu į kompiuterį. Saugojimo įrenginių tipai. Įvairių klasių kompiuterių naudojimas informacijai priimti, preliminariai apdoroti ir kaupti, taip pat stebėti ir valdyti.

Eksperimentinių duomenų apdorojimo metodai

4.1. Pagrindinės matematinės statistikos sąvokos. Statistinių įverčių teorija ir hipotezių tikrinimas. Didžiausios tikimybės metodas. Eksperimento planavimas.

4.2. Fizinių rezultatų apdorojimo ir analizės matematinių programų sistemos. Dalelių pluoštų geometrinė rekonstrukcija. Sistema, skirta atpažinti tam tikrą įvykių klasę. Fizinių rezultatų analizė.

VIII. Pagrindinė informacija
eksperimentinėje branduolio fizikoje

Pagrindinės elementariųjų dalelių savybės

1.1. Įkrautų dalelių judėjimas elektriniuose ir magnetiniuose laukuose; judesio lygtis.

1.2. Įkrautų dalelių sąveika su medžiaga. Jonizacijos nuostoliai ir sunkiųjų dalelių diapazonas; beta dalelių prasiskverbimas per medžiagą. Neutralių dalelių sąveika su medžiaga.

1.3. Elementariosios dalelės ir branduoliai. Pagrindinės branduolių savybės. Fizikinės dalelių savybės: krūviai, masė, sukinys, paritetas, izospinas. Dalelių gyvavimo laikas.

Elementariųjų dalelių registravimo metodai

2.1. Įkrautų ir neutralių dalelių registravimo metodai.

2.2. Dujiniai skaitikliai ir jų tipai. Jonizacijos kameros. Dujomis užpildytos kameros su optiniu informacijos rinkimo būdu. Kibirkšties ir srovių kameros.

2.3. Dujomis užpildytos kameros su elektroniniais informacijos rinkimo būdais. Kelių laidų kibirkštinės, proporcinės ir dreifo kameros.

2.4. Scintiliacijos ir Čerenkovo ​​detektoriai. Fotodaugintuvai.

2.5. Puslaidininkiniai detektoriai. Padėčiai jautrus
detektoriai.

2.6. Dalelių aptikimas naudojant burbulų kameras.

Matavimo rezultatų statistinis apdorojimas

3.1. Tikimybių teorijos pagrindai. Atsitiktiniai kintamieji. Pagrindiniai atsitiktinių dydžių pasiskirstymo dėsniai: binominis Puasono skirstinys, Gauso skirstinys.

3.2. Matavimo paklaidų teorijos pagrindai.

3.3. Registravimo sistemų klaidingų skaičiavimų teorijos pagrindai.

IX. Bendroji radijo elektronika ir kompiuterinė technika
(techninei mokslo šakai)

Elektros grandinių ir schemų skaičiavimo metodai

1.1. Linijinių elektros grandinių analizė. Lygiavertės grandinės. Kirchhoffo dėsniai, ekvivalentinio generatoriaus teorema, mazgo potencialo metodas, kilpos srovės metodas. Keturpoliai.

1.2. Elektrinių signalų analizė. Delta funkcija ir žingsnio funkcija. Furjė transformacija.

1.3. Signalų perdavimas linijinėmis sistemomis. Diferencialinės lygtys, apibūdinančios procesus elektros grandinėse. Tiesinės sistemos impulsinis atsakas. Superpozicijos integralas. Krešėjimo formulė. Perdavimo funkcija. Laikinieji procesai ilgose grandinėse.

1.4. Operatyvinio skaičiavimo pagrindai. Laplaso transformacija.

1.5. Algebros logikos pagrindai. Loginių elektroninių grandinių sudarymas.

Puslaidininkiniai įtaisai

2.1.Puslaidininkinių įtaisų fiziniai veikimo principai. Jų klasifikacija.

2.2. Puslaidininkiniai diodai. Veikimo principas, pagrindinės charakteristikos, parametrai ir darbo režimai. Diodų tipai: impulsiniai diodai, krūvio kaupimo diodai, tuneliniai diodai, zenerio diodai, šviesos diodai ir kt. Taikymo pavyzdžiai.

2.3. Bipoliniai tranzistoriai. Veikimo principas, pagrindinės charakteristikos, parametrai ir darbo režimai. Komutavimo grandinės, lygiavertės grandinės, darbas tiesiniais ir perjungimo režimais. Triodų tipai. Jų taikymo pavyzdžiai.

2.4. Lauko efekto tranzistoriai. Veikimo principas, lauko tranzistorių tipai. Pagrindinės charakteristikos, parametrai ir darbo režimai. Taikymo pavyzdžiai.

2.5. Kiti puslaidininkinių įtaisų tipai: dinistorius, tiristorius, sujungimo tranzistorius ir kt. Pagrindinės jų charakteristikos ir parametrai. Taikymo pavyzdžiai.

Integrinės grandinės

3.1. Hibridiniai ir monolitiniai integriniai grandynai. Monolitinės integrinės grandinės dvipolių ir MOS tranzistorių pagrindu, jų savybės. Įvairių tipų integrinių grandynų gamybos technologija.

3.2. Analoginės integrinės grandinės: diferencialiniai ir operaciniai stiprintuvai, įtampos reguliatoriai, keitikliai iš kodo į analogą ir iš analogo į kodą. Pagrindiniai jų parametrai, taikymo pavyzdžiai.

3.3. Loginiai integriniai grandynai. Jų klasifikacija pagal grandinę ir techninį projektą. Pagrindiniai parametrai. Grandinių greitis. Loginių elementų sistema. Trigerių tipai. Taikymo pavyzdžiai.

3.4. Vidutinio integravimo laipsnio integriniai grandynai: skaitikliai, registrai, jungikliai, dekoderiai, sumatoriai ir kt.

3.5. Integruotos grandynos su dideliu integracijos laipsniu: sudėtingi loginiai įrenginiai, saugojimo įrenginiai, mikroprocesoriai ir kt. Būdai, kaip dar labiau padidinti integracijos laipsnį.

Dalelių detektorius

CMS detektorius, vienas iš didelių dalelių detektoriaus pavyzdžių.

Dalelių detektorius, jonizuojančiosios spinduliuotės detektorius eksperimentinėje dalelių fizikoje – prietaisas, skirtas aptikti ir matuoti didelės energijos elementariųjų dalelių parametrus, pavyzdžiui, kosminius spindulius arba daleles, susidarančias branduolinio skilimo metu arba greitintuvuose.

Pagrindiniai tipai

Sąrašas veikiančių arba kuriamų detektorių, skirtų susidūrimo spindulio greitintuvams

• LHC susidūrimo detektoriai (CERN)
• Tevatron susidūrimo detektoriai
• Elektronų-pozitronų greitintuvų detektoriai
  • Belle (KEKB greitintuvas, KEK)
  • BES (BEPC susidūrimo įrenginys, Pekinas)
  • CLEO (CESR greitintuvas)
  • KEDR (greitintuvas VEPP-4, Novosibirskas)
  • KMD, SND (kolideris VEPP-2M, VEPP-2000, Novosibirskas)

Taikymas

Be mokslinių eksperimentų, elementariųjų dalelių detektoriai naudojami ir taikomosiose užduotyse – medicinoje (rentgeno aparatai su maža radiacijos doze, tomografai, spindulinė terapija), medžiagų moksle (trūkumų aptikimas), keleivių patikrinimui prieš skrydį. ir bagažas oro uostuose.

Literatūra

• K. Grupė. Elementariųjų dalelių detektoriai. Novosibirskas Sibiro chronografas, 1999 m.
• B. S. Iškhanovas, I. M. Kapitonovas, E. I. Kabinas, žiniatinklio leidinys pagal vadovėlį B. S. Iškhanovas, I. M. Kapitonovas, E. I. Kabinas. „Dalelės ir branduoliai. Eksperimentas“, M.: MSU leidykla, 2005 m.
• Grupen, C. (1999 m. birželio 28 d.–liepos 10 d.). „Dalelių aptikimo fizika“. AIP konferencijos medžiaga, elementariųjų dalelių fizikos instrumentai, VIII 536 : 3–34, Stambulas: Dordrecht, D. Reidel Publishing Co.. DOI: 10.1063/1.1361756.

Wikimedia fondas. 2010 m.

• Aukšto grynumo germanio detektorius
• Detelina

Pažiūrėkite, kas yra „Elementariųjų dalelių detektorius“ kituose žodynuose:

Dalelių detektoriai- CMS detektorius, vienas iš didelių dalelių detektoriaus pavyzdžių. Dalelių detektorius, jonizuojančiosios spinduliuotės detektorius eksperimentinėje dalelių fizikoje, prietaisas, skirtas aptikti ir matuoti... ... Wikipedia

Dalelių greitintuvas- Vaizdas į Fermilab akceleratorių centrą, JAV. Tevatron (žiedas fone) ir žiedinis purkštukas. Įkrautų dalelių greitintuvas – tai prietaisų klasė, skirta gaminti didelės energijos įkrautas daleles (elementariąsias daleles, jonus). Šiuolaikiniai greitintuvai, ... ... Vikipedija

Kalorimetras (dalelių fizika)- Negalima painioti su kolorimetru. prietaisas spalvoms matuoti. Negalima painioti su kalorimetru. termofizikoje – prietaisas šilumai matuoti. Kalorimetras (iš lot. calor heat ir ... meter) dalelių fizikoje ir branduolinėje fizikoje prietaisas, kuris ... ... Wikipedia

Detektoriai (prietaisai elementarioms dalelėms įrašyti)- Detektoriai (registravimo prietaisai) Dalelių DETEKTORIAI, prietaisai elementarioms dalelėms, branduoliams ir g kvantams registruoti. Detektoriaus veikimas pagrįstas medžiagos atomų jonizavimu ir sužadinimu. Yra diskrečiųjų dalelių skaičiavimo detektoriai.... Iliustruotas enciklopedinis žodynas

Detektorius- Siūloma šį puslapį pervadinti į Detector (nurodymas). Priežasčių paaiškinimas ir diskusija Vikipedijos puslapyje: Pervadinti / 2012 m. kovo 15 d. Galbūt dabartinis jo pavadinimas neatitinka šiuolaikinės rusų kalbos normų ir/ar ... ... Vikipedijos

Pereinamosios spinduliuotės detektorius- (DPI), Transition Radiation Detector (TRD) yra greitai įkraunamų dalelių detektorius, kuris registruoja pereinamąją spinduliuotę, skleidžiamą reliatyvistinės dalelės, kai ji kerta sąsają tarp terpių su skirtingomis dielektrinėmis konstantomis ... Wikipedia

Aukšto grynumo germanio detektorius- Šis puslapis turi būti gerokai pataisytas. Jį gali reikėti paversti wikifikuotu, išplėsti arba perrašyti. Priežasčių paaiškinimas ir diskusija Vikipedijos puslapyje: Tobulinti / 2012 m. rugpjūčio 26 d. Tobulinimo nustatymo data 2012 m. rugpjūčio 26 d. ... ... Vikipedija

DETEKTORIAUS- (1) prietaisas ar prietaisas elementarioms ir (žr.) dalelėms (protonams, neutronams, elektronams, mezonams, kvarkams ir kt.), atomų branduoliams (alfa dalelėms ir kt.), rentgeno ir gama kvantams registruoti. dėl šiluminės spinduliuotės aptikimo.... Didžioji politechnikos enciklopedija

Čerenkovo ​​detektorius- Čerenkovo ​​detektorius arba Čerenkovo ​​spinduliuotės detektorius, elementariųjų dalelių detektorius, kuris naudoja Čerenkovo ​​spinduliuotės aptikimą, leidžiantį netiesiogiai nustatyti dalelių mases arba atskirti lengvesnes daleles (suteikia ... ... Wikipedia

Sferinis neutralus detektorius- (sutrumpintai SND) elementariųjų dalelių detektorius. Dirbo VEPP 2M elektronų pozitronų greitintuve INP. Budkera Novosibirske. Po modernizavimo detektorius veikia su nauju greitintuvu VEPP 2000. Turinys 1 Detektoriaus istorija ... Wikipedia

Geigerio skaitiklis.

Scintiliacijos skaitiklis.

Puslaidininkių detektorius. Puslaidininkiniame kristale dalelė sukuria papildomus krūvius – elektronų skylių poras. Veikiant įtampai, jie pereina prie detektoriaus elektrodų, sukurdami elektros impulsą išorinėje grandinėje.

Juostelių detektorius. Viena kitai statmenų silicio juostelių matrica leidžia labai tiksliai išmatuoti dalelės koordinates.

Čerenkovo ​​neutrinų detektoriaus skaitikliai (Los Alamos, JAV).

MEPhI darbuotojai montuoja pereinamosios spinduliuotės detektorių (TRD) ATLAS įrenginiui (Cern, Ženeva).

Vilsono kamera.

Burbulų kamera.

Sieros ir aukso jonų susidūrimo streamer (kibirkštinio tipo) kameroje nuotrauka. Jame susidūrimų metu susidarę įkrautų dalelių pėdsakai atrodo kaip atskirų nesusiliejančių iškrovų – srovių – grandinės.

Pirmasis įkrautų dalelių detektorius buvo debesų kamera.

Pirmosios debesų kameros veikimo principas.

Moderni elementariųjų dalelių įrašymo instaliacija ATLAS.

Nuo 19 amžiaus pabaigos, kai buvo atrasta pirmoji elementarioji dalelė – elektronas, fizikai jau daugiau nei šimtą metų sugalvojo vis daugiau naujų instrumentų šiems mažiausiems medžiagos vienetams tirti.

Įkrautas daleles aptikti lengviausia, todėl jos buvo aptiktos anksčiau. Jie atpažįstami pagal jonizacijos pėdsaką, kurį palieka elektronų ir jonų poros jų kelyje. Po elektrono, aptikto spindulių sraute iš išlydžio vamzdžio, atsirado protonas (vandenilio atomo branduolys), a-dalelė (helio atomo branduolys), kitų elementų branduoliai ir visa elementariųjų dalelių galaktika. netrukus buvo atrasta – nuo ​​santykinai lengvų mezonų iki sunkiųjų hiperonų ir dar masyvesnių dalelių, tarp kurių yra ir sunkiųjų kvarkų (žr. „Mokslas ir gyvenimas“ Nr. 8, 1994).

Neutralių dalelių tiesioginis registravimas neįmanomas: jos nejonizuoja medžiagos ir apie save praneša tik sąveikaujant su jas „apšviečiančių“ įkrautų dalelių susidarymu. Taip buvo atrastas neutronas (iš atatrankos protonų), gama kvantas (iš elektronų-pozitronų porų) ir daugelis kitų „neutralių“.

Prietaisai, kurie „gaudo“ daleles, skirstomi į dvi grupes – skaitiklius ir kameras.

Skaitikliai fiksuoja dalelės praėjimo faktą, nustatydami laiko momentą (kartais dideliu, iki nanosekundžių, 10-9 s, tikslumu), prarastos energijos kiekį ir ar jie naudojami „teleskopui“ gaminti. sujungta elektronine sutapimo grandine, tada dalelės atvykimo kryptis. Geigerio dujų išlydžio skaitiklis, ištikimai tarnavęs fizikoje penkiasdešimt metų, yra gerai žinomas; proporcingas skaitiklis, kurio signalas yra dalelės jonizacijos nuostolių matas; scintiliacijos skaitiklių šeima. Neorganiniuose scintiliatoriuose (NaI, CsI kristalai ir kt.), jų organiniuose (antraceno ir kt.) ir plastikiniuose (polistirolo ir kt.) analoguose liuminescenciniai blyksniai atsiranda veikiant įkrautoms dalelėms. Šį silpną švytėjimą milijonus kartų sustiprina fotodaugintuvai (PMT). Scintiliacijos skaitikliai pasirodė praėjusio amžiaus viduryje ir sėkmingai naudojami iki šiol.

Puslaidininkių skaitikliai, kurių signalą formuoja puslaidininkio sluoksnyje esančios elektronų skylės poros, yra pranašesni už scintiliatorius. Geriausi iš jų – ličiu legiruoti germanio kristalai (Ge(Li) – matuoja dalelių energiją 0,1 % tikslumu, tačiau yra riboto dydžio ir reikalauja gilaus aušinimo. Pastaraisiais metais plačiai naudojami juostelių detektoriai yra a. tipo puslaidininkiniai skaitikliai siaurų silicio juostelių pavidalu ant kieto pagrindo.Jų tarpusavyje statmeni sluoksniai leidžia išmatuoti dalelių koordinates dešimčių mikronų tikslumu.

Jonizacijos kamera, vienas iš seniausių detektorių, iš esmės yra skaitiklis, matuojantis bendrą dalelės įkrovą dėl jonizacijos. Įvairios jo modifikacijos (dujos, skystis) vis dar naudojamos dalelių ir jų pluoštų energijai matuoti, ypač dažnai dozimetrijoje. Aukšto slėgio ksenono kamera, kurios energijos skiriamoji geba yra šiek tiek prastesnė nei Ge(Li) kristalų, nėra riboto dydžio ir nereikalauja aušinimo, o tai ypač naudinga atliekant eksperimentus su palydovais.

Dar jautresni yra Čerenkovo ​​skaitikliai, aptinkantys koherentinę spinduliuotę iš dalelės, judančios greičiu, didesniu nei šviesos greitis terpėje. Naujausias jų pasiekimas – vadinamieji RICH detektoriai (žiedas su Čerenkovu), kurie „mato“ ne atskirus fotonus, o visą Čerenkovo ​​šviesos žiedą, leidžiantį išmatuoti daugybę aptiktos dalelės savybių. Šiai detektorių klasei taip pat priklauso TRD detektoriai (pereinamosios spinduliuotės detektoriai), pereinamosios spinduliuotės skaitikliai, atsirandantys, kai įkrauta dalelė kerta dviejų terpių ribą. Jie didžiuliame dalelių sraute atskiria itin reliatyvistines daleles (kurių greitis labai artimas šviesos greičiui) ir vis dažniau naudojamos didelės energijos greitintuvuose.

Registruotų dalelių sraute patalpintas skaitiklių ansamblis sudaro vadinamąją hodoskopinę instaliaciją, leidžiančią atsekti kiekvienos atskiros dalelės kelią, o patekus į magnetinį lauką galima išmatuoti jos impulsą ir krūvio ženklą. Skaitikliai yra padengti kalorimetrais - prietaisais, matuojančiais dalelių energiją, remiantis elektronų, pozitronų ir fotonų, kuriuos jie gamina medžiagoje, srautas. Skaitikliai, įtraukti į „skrydžio laiko sistemą“, matuoja dalelės greitį. Šiuolaikinės greitintuvo instaliacijos, kuriose yra tūkstančiai skaitiklių, suteikia erdvinį įvykio vaizdą – daugybės antrinių dalelių gimimą, jų skilimą ir sąveiką, kuri atsiranda pagreitintai dalelei pataikius į taikinį.

Kameros arba sekimo detektoriai yra įrenginiai, skirti sekti įkrautos dalelės trajektoriją su visais antriniais produktais. Pirmasis pėdsakų detektorius buvo gerai žinoma Wilson kamera (užsienio literatūroje - „rūko kamera“). Jo veikimo principas yra rūko lašelių susidarymas ant dalelės jonizacijos takelio peršaldytuose garuose po staigaus slėgio atleidimo. Vilsono kamera, patalpinta į magnetinį lauką, tapo vienu pagrindinių praėjusio amžiaus pradžios fizinių instrumentų; eksperimentai su juo lėmė daug esminių atradimų.

Vėliau matavimo technologijos lyderis perėjo į burbulų kamerą, kurioje dalelių takeliai perkaitintame skystyje sukūrė mikroskopinius dujų burbulus. Burbulų kameros, ypač užpildytos skystu vandeniliu (protonų taikiniai), prisidėjo prie puikių rezultatų greitintuvo eksperimentuose. Garsioji Mirabel skysto vandenilio kamera (didžiausia pasaulyje) veikė daugelyje greitintuvų, įskaitant IHEP sinchrofasotroną (Protvino). Termodinaminių kamerų (Wilson, bubble) trūkumai – mažas greitis ir duomenų automatizavimo neįmanomumas, kuris tapo pastebima kliūtimi į eksperimentą įvedus kompiuterį kaip valdymo ir apdorojimo centrą.

Ypatingą vietą užima fotoemulsinė kamera (branduolinės fotoemulsijos metodo plėtra) – koordinačių matavimų tikslumo rekordininkė (iki 1 mikrono), tačiau visiškai netinkama darbui su skaitikliais ir kompiuteriu. Duomenys iš jo turi būti tvarkomi rankiniu būdu.

Jį pakeitė elektros iškrovos įtaisai, kurie smarkiai padidino akceleratoriaus spindulių naudojimo efektyvumą (dėl greičio ir galimybės „prijungti“ prie dalelių skaitiklių): kibirkščių kameros ir jų įvairovė - srovių kameros. Kibirkštys ir srovelės – atskirų iškrovų grandinės – itin tiksliai seka jonizacijos pėdsaką, net ir lanko pavidalu, kai dalelė juda magnetiniame lauke. Įvairių tipų kibirkščių ir srovių kameros dalyvavo svarbiuose eksperimentuose, tačiau daugialaidės kameros – proporcinės, dreifo ir kitos modifikacijos – pasirodė universalesnė ir lankstesnė, šiuolaikinius reikalavimus atitinkanti priemonė.

Neutralių dalelių registracija atliekama tais pačiais metodais kaip ir įkrautų (skaitikliai + kameros), tik atsižvelgiant į tai, kad jos pirmiausia turi sukurti įkrautas daleles.

Ypatingą vietą užima neutrinų detektoriai – dalelės, kurios nedalyvauja nei stiprioje, nei elektromagnetinėje sąveikoje. Neutrinų prasiskverbimo galia yra milžiniška; jų srautas gali praeiti per tūkstančių astronominių vienetų švino sluoksnį. Jų sąveikos su medžiaga tikimybė yra daug dydžių mažesnė nei įkrautų dalelių. Dėl šios priežasties neutrinų aptikimo įrenginiai turi būti didelio dydžio ir masės, matuojami tūkstančiais tonų. Siekiant sumažinti foną nuo pašalinių įkrautų dalelių, neutrinų detektoriai yra po dideliais medžiagų sluoksniais (požeminėmis ir povandeninėmis instaliacijomis). Saulės neutrinų detektoriai tapo plačiai žinomi - Homestake (Daviso chloro-argono detektorius, JAV), Kamiokande (Japonija), taip pat rusiški - galio-germanio detektorius Baksane ir Baikalo instaliacija skaidriuose garsiojo ežero vandenyse ( žr. „Mokslas ir gyvenimas“) „Nr. 8, 1994).

Geigerio skaitiklio iliustracija.
Stikliniame vamzdelyje, pripildytame 100–200 mmHg slėgio dujų. Art., ant vamzdžio sienelės dedami du elektrodai - plono sriegio formos anodas ir cilindrinis katodas, kuriam taikoma pastovi kelių šimtų voltų įtampa. Kai į vamzdelį patenka įkrauta dalelė, dujos jonizuojasi. Laisvieji elektronai su pagreičiu juda link anodo, sukeldami antrinę dujų jonizaciją. Atsiranda iškrova, dėl kurios atsiranda elektrinis impulsas.

Iliustracija „Scintiliacijos skaitiklis“.
Kai įkrauta dalelė atsitrenkia į scintiliatorių (kristalą, ląstelę su skysčiu ar plastiko sluoksnį), jame atsiranda silpnas liuminescencijos blyksnis. Jo šviesa pro šviesos kreiptuvą patenka į fotodaugintuvo vamzdelį, kuris generuoja elektrinį impulsą, kurio amplitudė yra proporcinga krintančios dalelės energijos nuostoliams.

Iliustracija „Neutrinų detektoriaus Čerenkovo ​​skaitikliai (Los Alamos, JAV)“.
Į konteinerį supilama 167 tonos mineralinės alyvos, sumaišytos su scintiliatoriumi. Neutrinams sąveikaujant su materijos atomais, susidaro didelės energijos elektronai, kurių greitis didesnis už šviesos greitį terpėje. Kai jie juda, atsiranda švytėjimas, plintantis kūgio pavidalu. Jį fiksuoja 1220 fotodaugintuvų ant konteinerio sienelių.

Iliustracija „Debesų kamera“.
Talpykla su stikliniu dangteliu ir stūmokliu apačioje pripildoma sočiųjų vandens, alkoholio ar eterio garų. Kai stūmoklis nuleidžiamas, dėl adiabatinio plėtimosi garai atvėsta ir tampa persotinti. Įkrauta dalelė, einanti per kamerą, savo kelyje palieka jonų grandinę. Garai kondensuojasi ant jonų, todėl dalelės pėdsakas matomas.

Iliustracija „Burbulų kamera“.
Talpykla užpildyta gerai išvalytu skysčiu. Skystyje nėra garų susidarymo centrų, todėl jis gali perkaisti virš virimo temperatūros. Tačiau praeinanti dalelė palieka jonizuotą pėdsaką, išilgai kurio verda skystis, pažymėdamas jo trajektoriją burbuliukų grandine. Šiuolaikinėse kamerose naudojamos skystosios dujos – propanas, helis, vandenilis, ksenonas, neonas ir kt. Nuotraukoje: Lebedevo fiziniame institute suprojektuota burbulų kamera. 1955–1956 m.

Iliustracija „Pirmasis įkrautų dalelių detektorius – debesų kamera“.
Pirmasis įkrautų dalelių detektorius, Wilson kamera, buvo sukurtas 1911 m. balandžio 19 d. Kameroje buvo stiklinis cilindras, kurio skersmuo 16,5 cm, aukštis 3,5 cm, cilindro viršus buvo padengtas klijuotu veidrodiniu stiklu, per kurį buvo nufotografuoti dalelių pėdsakai. Viduje buvo antras cilindras, jame – į vandenį nuleistas medinis žiedas. Išgaruodamas nuo žiedo paviršiaus, jis prisotino kamerą vandens garų. Vakuuminis siurblys sukūrė vakuumą sferinėje talpykloje, sujungtoje su kamera vamzdeliu su vožtuvu. Atidarius vožtuvą, kameroje susidarė vakuumas, vandens garai tapo persotinti, o ant įkrautų dalelių pėdsakų jos kondensavosi rūko juostelių pavidalu (todėl užsienio literatūroje prietaisas vadinamas debesų kamera - „rūko kamera“).

Iliustracija „Pirmosios debesų kameros veikimo principas“.
2 ir 3 rutuliukai pakabinami ant sriegio 1. Sriegis perdegė tuo pačiu metu atidarant vožtuvą 4. Rutuliukai, krintantys, uždarė kontaktus 5 ir 6 nuosekliai, prijungti prie aukštos įtampos šaltinių - Leyden stiklainių baterijų. Buvo įjungtas rentgeno vamzdis 7, kuris savo spinduliuote jonizavo kameroje esančias dujas, o po šimtųjų sekundės dalių 8 kibirkšties tarpelyje atsirado kibirkštis, apšviesdama takelius. Juos nufotografavo kamera 9. Taip mikropasaulio tyrinėjimai prasidėjo beveik prieš šimtą metų.

Iliustracija „Šiuolaikinė instaliacija elementariųjų dalelių įrašymui ATLAS“.
Moderni elementariųjų dalelių registravimo instaliacija ATLAS, skirta veikti dideliame hadronų greitintuve (LHC), kuris statomas Europos branduolinių tyrimų centre (CERN) Ženevoje. Šioje gigantiškoje, aštuonių aukštų pastato aukščio struktūroje yra įranga, skirta fiksuoti hadronų – elementariųjų dalelių, dalyvaujančių vadinamojoje stiprioje sąveikoje – sąveiką. Tai miuonų detektoriai 1, trasos pereinamosios spinduliuotės detektorius 8, elektromagnetiniai ir hadroniniai kalorimetrai 3, 4, 7, didžiuliai superlaidūs magnetai 2, 5, 9. Detektoriai padengti storu radiacinės apsaugos sluoksniu 6. Visi prietaisai pagaminti su 100 mikronų tikslumu ir daug metų turi veikti sinchroniškai stiprių laukų ir fotonų bei neutronų srautų, kurių tankis 107 cm2/s, sąlygomis. ATLAS fiksuoja visas daleles, patenkančias į detektorių bet kokiu kampu, tuo pačiu registruodamas jų charakteristikas. Visos instaliacijos pagrindas – pereinamosios spinduliuotės detektorius, skirtas registruoti ultrareliatyvistinių dalelių pėdsakus ir jas klasifikuoti pagal rentgeno spinduliuotę, kuri atsiranda joms kertant dviejų terpių (čia – oras-polipropilenas) ribą. šeštojo dešimtmečio autoriai V. L. Ginzburgas ir I. M. Frankas. Detektorius susideda iš 400 tūkstančių 4 mm skersmens vamzdelių ir keturių sluoksnių 28 mikronų storio sienelių. Pagal veikimo principą jie primena Geigerio skaitiklį: vamzdelis pripildytas dujų mišinio, išilgai jo ašies eina plona viela, kurios įtampa +1500 V. Dalelė jonizuoja dujas, elektronas dreifuoja prie laido ( anodas). Gautą signalą nuskaito didelės spartos įranga, kuri fiksuoja atvykimo laiką ir koordinuoja maždaug 1 ns ir 100 μm tikslumu. Visas detektorius užima kelių kubinių metrų tūrį ir leidžia kas sekundę užregistruoti ir atpažinti maždaug 10 milijardų dalelių „rūšiavimą“.

Radiacinės saugos detektoriai

Branduolinės ir dalelių fizikos detektoriai

• Čerenkovo ​​spinduliuotės detektorius
• Dujų jonizacijos detektorius

Detektoriai, skirti eksperimentuoti su susidūrimo spinduliais

Dalelių fizikoje „detektoriaus“ sąvoka reiškia ne tik įvairių tipų daleles aptikti skirtus jutiklius, bet ir didelius jų pagrindu sukurtus įrenginius, įskaitant infrastruktūrą jų funkcionalumui palaikyti (kriogeninės sistemos, oro kondicionavimo sistemos, maitinimo šaltiniai). ), elektronika, skirta nuskaityti ir pirminiam duomenų apdorojimui, pagalbinės sistemos (pavyzdžiui, superlaidūs solenoidai, skirti magnetiniam laukui sukurti įrenginio viduje). Paprastai tokias instaliacijas dabar kuria didelės tarptautinės grupės.

Kadangi didelės instaliacijos statyba reikalauja didelių finansinių investicijų ir žmogiškųjų pastangų, dažniausiai jis naudojamas ne vienai konkrečiai užduočiai, o visai eilei skirtingų išmatavimų. Pagrindiniai reikalavimai šiuolaikiniam detektoriui greitintuvo eksperimentams yra šie:

• Didelis efektyvumas (mažas prarastų arba prastai apibrėžtų dalelių procentas)
• Galimybė atskirti įvairių tipų daleles, susidarančias skilimo metu (pionus, kaonus, protonus ir kt.)
• Galimybė tiksliai išmatuoti įkrautų dalelių impulsą, kad būtų galima atkurti nestabilių būsenų kintamą masę.
• Galimybė tiksliai išmatuoti fotonų energiją.

Konkrečioms problemoms gali prireikti papildomų reikalavimų, pavyzdžiui, eksperimentams, matuojant CP pažeidimą B-mezonų sistemoje, svarbų vaidmenį atlieka koordinačių skiriamoji geba pluošto sąveikos srityje.

Poreikis įvykdyti šias sąlygas lemia šiandien būdingo universalaus daugiasluoksnio detektoriaus dizainą. Literatūroje anglų kalba tokia schema dažniausiai lyginama su svogūną primenančia struktūra. Kryptimi nuo centro (spindulių sąveikos srities) į periferiją tipiškas susidūrimo pluošto greitintuvo detektorius susideda iš šių sistemų:

Trasos sistema

Sekimo sistema skirta fiksuoti įelektrintos dalelės trajektoriją: sąveikos srities koordinates, nukrypimo kampus. Daugumoje detektorių sekimo sistema yra įdėta į magnetinį lauką, kuris veda į įkrautų dalelių trajektorijų kreivumą ir leidžia nustatyti jų impulsą ir krūvio ženklą.

Sekimo sistema dažniausiai yra pagrįsta dujų jonizacijos detektoriais arba puslaidininkiniais silicio detektoriais.

Identifikavimo sistema

Identifikavimo sistema leidžia atskirti viena nuo kitos skirtingų tipų įkrautas daleles. Identifikavimo sistemų veikimo principas dažniausiai susideda iš dalelės praėjimo greičio matavimo vienu iš trijų būdų:

• pagal Čerenkovo ​​šviesos spinduliavimo kampą specialiame radiatoriuje (taip pat dėl ​​paties Čerenkovo ​​spinduliuotės buvimo ar nebuvimo),
• iki skrydžio į registracijos punktą laiką,
• pagal specifinį medžiagos jonizacijos tankį.

Kartu su dalelės impulso matavimu sekimo sistemoje tai suteikia informacijos apie masę, taigi ir apie dalelės tipą.

Kalorimetras

Sąrašas veikiančių arba kuriamų detektorių, skirtų susidūrimo spindulio greitintuvams

• LHC susidūrimo detektoriai (CERN)
• Tevatron susidūrimo detektoriai
• Elektronų-pozitronų greitintuvų detektoriai
  • BaBar (PEP-II greitintuvas, SLAC)
  • Belle (KEKB greitintuvas, KEK)
  • BES (BEPC susidūrimo įrenginys, Pekinas)
  • CLEO (CESR greitintuvas)
  • KEDR (greitintuvas VEPP-4, Novosibirskas)
  • KMD, SND (kolideris VEPP-2M, VEPP-2000, Novosibirskas)

Taikymas

Be mokslinių eksperimentų, elementariųjų dalelių detektoriai naudojami ir taikomosiose užduotyse – medicinoje (rentgeno aparatai su maža radiacijos doze, tomografai, spindulinė terapija), medžiagų moksle (trūkumų aptikimas), keleivių patikrinimui prieš skrydį. ir bagažas oro uostuose.

Parašykite apžvalgą apie straipsnį "Elementarių dalelių detektorius"

Literatūra

• K. Grupė. Elementariųjų dalelių detektoriai. Novosibirskas Sibiro chronografas, 1999 m.
• Grupenas, C.(1999 m. birželio 28 d.–liepos 10 d.). „Dalelių aptikimo fizika“. AIP konferencijos medžiaga, elementariųjų dalelių fizikos instrumentai, VIII 536 : 3–34, Stambulas: Dordrecht, D. Reidel Publishing Co. DOI:.
• Puslaidininkiniai detektoriai jonizuojančiosios spinduliuotės dozimetrijoje / V.K. Lyapidevsky. - M.: Atomizdat, 1973. - 179 p.

• Nikolajevas, V.A. Kietojo kūno bėgių detektoriai radiacijos tyrime / Nikolaev, V. A. - Sankt Peterburgas. : leidykla Politechnika. Universitetas, 2012. - 284 p. - ISBN 978-5-7422-3530-9.

• Proporcinės ir dreifo kameros / Tarptautinis susitikimas dėl vielinių kamerų metodo (1975 m. birželio 17 - 20 d.; Dubna) .. - Šablonas: Dubna: Red. inst. aš. Issled., 1975. - 344 p. - ISBN 978-5-7422-3530-9.

• Akimovas, Yu. K. Branduolinės spinduliuotės dujų detektoriai. - Šablonas: Dubna. : JINR, 2011. - 243 p. - ISBN 978-5-9530-0272-1.

Ištrauka, apibūdinanti elementariųjų dalelių detektorių

Jis tęsė savo dienoraštį ir per tą laiką jame rašė štai ką:
„Lapkričio 24 d.
„Keliausi aštuntą valandą, perskaičiau Šventąjį Raštą, tada nuėjau į pareigas (Pierre'as, palaimintojo patartas, įstojo į vieno iš komitetų tarnybą), grįžau vakarieniauti, vakarieniavau viena (grafienė turi daug svečiai, man nemalonūs), valgiau ir gėrė saikingai ir Po pietų kopijuodavau pjeses savo broliams. Vakare nuėjau pas grafienę ir papasakojau linksmą istoriją apie B. ir tik tada prisiminiau, kad neturėjau to daryti, kai jau visi garsiai juokėsi.
„Einu miegoti su linksma ir ramia dvasia. Didysis Viešpatie, padėk man eiti Tavo keliais, 1) nugalėti dalį pykčio – tyliai, lėtumu, 2) geismu – susilaikymu ir pasibjaurėjimu, 3) atsitraukti nuo tuštybės, bet neatsiskirti nuo a) viešųjų reikalų, b) iš šeimos reikalų, c) iš draugiškų santykių ir d) ekonominių užsiėmimų.
„Lapkričio 27 d.
„Vėlai atsikėliau ir prabudau ir ilgai gulėjau lovoje, atsidavęs tinginiui. Dieve mano! padėk man ir sustiprink mane, kad eičiau Tavo keliais. Skaitau Šventąjį Raštą, bet be tinkamo jausmo. Atėjo brolis Urusovas ir kalbėjo apie pasaulio tuštybes. Jis kalbėjo apie naujus valdovo planus. Pradėjau smerkti, bet prisiminiau savo taisykles ir mūsų geradario žodžius, kad tikras masonas turi būti stropus toje valstybėje, kai reikalingas jo dalyvavimas, ir ramus mąstytojas apie tai, kam jis nėra pašauktas. Mano liežuvis yra mano priešas. Pas mane lankėsi broliai G. V. ir O., vyko paruošiamasis pokalbis dėl naujo brolio priėmimo. Jie man patiki retoriko pareigas. Jaučiuosi silpna ir neverta. Tada jie pradėjo kalbėti apie septynis šventyklos stulpus ir laiptus. 7 mokslai, 7 dorybės, 7 ydos, 7 Šventosios Dvasios dovanos. Brolis O. buvo labai iškalbingas. Vakare įvyko priėmimas. Prie reginio puošnumo labai prisidėjo naujas patalpų sutvarkymas. Borisas Drubetskojus buvo priimtas. Aš tai pasiūliau, buvau retorikas. Keistas jausmas mane jaudino visą mano viešnagės su juo laiką tamsioje šventykloje. Radau savyje neapykantos jam jausmą, kurį bergždžiai stengiuosi įveikti. Ir todėl tikrai norėčiau jį išgelbėti nuo blogio ir nuvesti tiesos keliu, bet blogos mintys apie jį manęs neapleido. Maniau, kad jo tikslas stojant į broliją buvo tik noras suartėti su žmonėmis, būti palankiam su mūsų nameliu. Neskaitant to, kad jis kelis kartus klausė, ar N. ir S. yra mūsų dėžutėje (į ką aš negalėjau jam atsakyti), išskyrus tai, kad, mano pastebėjimais, jis nepajėgus jausti pagarbos mūsų šventajam ordinui ir taip pat. užsiėmęs ir patenkintas išoriniu žmogumi, todėl trokštu dvasinio tobulėjimo, neturėjau jokios priežasties juo abejoti; bet jis man atrodė nenuoširdus, ir visą laiką, kai stovėjau su juo akis į akį tamsioje šventykloje, man atrodė, kad jis paniekinamai šypsosi išgirdęs mano žodžius, ir aš labai norėjau įsmeigti jo nuogą krūtinę kardu, Laikiau, rodžiau į jį.. Negalėjau būti iškalbingas ir nuoširdžiai perteikti savo abejones broliams ir didžiajam meistrui. Didysis gamtos architekte, padėk man surasti tikrus kelius, vedančius iš melo labirinto.
Po to dienoraštyje trūko trijų puslapių, o tada buvo parašyta:
„Pamokomai ir ilgą pokalbį turėjau vienas su broliu V., kuris patarė laikytis brolio A. Daug kas, nors ir neverta, man buvo atskleista. Adonai yra pasaulio Kūrėjo vardas. Elohimas yra visų valdovo vardas. Trečiasis vardas, ištartas vardas, turi visumos reikšmę. Pokalbiai su broliu V. mane stiprina, gaivina ir patvirtina dorybės kelyje. Su juo nėra vietos abejonėms. Skirtumas tarp prasto socialinių mokslų mokymo ir mūsų švento, visa apimančio mokymo man aiškus. Humanitariniai mokslai viską suskirsto – kad viską suprastų, užmuštų – kad ištirtų. Šventajame Ordino moksle viskas yra viena, viskas žinoma savo visuma ir gyvenimu. Trejybė – trys dalykų principai – siera, gyvsidabris ir druska. Neriebių ir ugningų savybių siera; kartu su druska jos ugninga sukelia alkį, per kurią jis pritraukia gyvsidabrį, sulaiko jį, sulaiko ir kartu gamina atskirus kūnus. Merkurijus yra skysta ir laki dvasinė esmė – Kristus, Šventoji Dvasia, Jis“.
„Gruodžio 3 d.
„Aš atsikėliau vėlai, skaičiau Šventąjį Raštą, bet buvau nejautrus. Tada jis išėjo ir apėjo salę. Norėjau pagalvoti, bet vietoj to mano vaizduotė įsivaizdavo incidentą, įvykusį prieš ketverius metus. Ponas Dolokhovas po mano dvikovos, susitikęs su manimi Maskvoje, man pasakė, kad tikisi, kad, nepaisant žmonos nebuvimo, dabar mėgaujuosi visiška ramybe. Tada nieko neatsakiau. Dabar prisiminiau visas šio susitikimo detales ir savo sieloje ištariau jam pačius piktiausius žodžius ir kaustingiausius atsakymus. Aš susimąsčiau ir atsisakiau šios minties tik tada, kai pamačiau save pykčio įkarštyje; bet jis nepakankamai dėl to atgailavo. Tada atėjo Borisas Drubetskojus ir pradėjo pasakoti įvairius nuotykius; Nuo tos akimirkos, kai jis atvyko, buvau nepatenkintas jo apsilankymu ir pasakiau jam kažką bjauraus. Jis paprieštaravo. Aš užsidegiau ir pasakiau jam daug nemalonių ir net grubių dalykų. Jis nutilo ir aš tai supratau tik tada, kai jau buvo per vėlu. Dieve mano, aš visai nežinau, kaip su juo elgtis. To priežastis – mano pasididžiavimas. Aš iškeliau save aukščiau už jį ir dėl to tapau daug blogesnis už jį, nes jis nuolaidžiauja mano šiurkštumui, ir atvirkščiai, aš jį paniekinu. Dieve mano, duok man jo akivaizdoje pamatyti daugiau savo bjaurybės ir elgtis taip, kad tai būtų naudinga ir jam. Po pietų užmigau ir užmigdamas aiškiai išgirdau balsą kairėje ausyje: „Tavo diena“.
„Mačiau sapne, kad vaikštau tamsoje, ir staiga apsuptas šunų, bet ėjau be baimės; staiga vienas mažas dantimis sugriebė mane už kairės šlaunies ir nepaleido. Pradėjau traiškyti rankomis. O kai tik nuplėšiau, mane ėmė graužti kitas, dar didesnis. Pradėjau jį kelti ir kuo daugiau kėliau, tuo jis tapo didesnis ir sunkesnis. Ir staiga ateina brolis A. ir, paėmęs mane už rankos, pasiėmė su savimi ir nuvedė prie pastato, į kurį įeiti teko eiti siaura lenta. Užlipau ant jos ir lenta sulinko ir nukrito, o aš pradėjau lipti ant tvoros, kurią vos galėjau pasiekti rankomis. Po didelių pastangų tempiau kūną taip, kad kojos kabojo vienoje pusėje, o liemuo – kitoje pusėje. Apsidairiau ir pamačiau, kad brolis A. stovi ant tvoros ir rodo man didelę alėją ir sodą, o sode yra didelis ir gražus pastatas. Aš atsikėliau. Viešpatie, didysis gamtos architektas! padėk man atplėšti nuo savęs šunis – mano aistras ir paskutines iš jų, kuri savyje sujungia visų ankstesnių jėgas, ir padėk man patekti į tą dorybės šventyklą, kurią pasiekiau sapne.
„Gruodžio 7 d.
„Sapnavau, kad mano namuose sėdėjo Josifas Aleksejevičius, buvau labai laimingas ir norėjau jį gydyti. Lyg be paliovos šnekučiuočiausi su nepažįstamais žmonėmis ir staiga prisimenu, kad jam tai negali patikti, noriu prieiti prie jo ir apkabinti. Bet vos priėjęs matau, kad jo veidas pasikeitė, pasidarė jaunatviškas ir jis man tyliai kažką pasakoja iš Ordino pamokymų, taip tyliai, kad negirdžiu. Tada tarsi visi išėjome iš kambario ir atsitiko kažkas keisto. Sėdėjome arba gulėjome ant grindų. Jis man kai ką pasakė. Bet atrodė, kad norėjau parodyti jam savo jautrumą ir, nesiklausydamas jo kalbos, ėmiau įsivaizduoti savo vidinio žmogaus būseną ir mane užgožiusį Dievo gailestingumą. Ir mano akyse pasirodė ašaros, ir aš džiaugiausi, kad jis tai pastebėjo. Bet jis susierzinęs pažvelgė į mane ir pašoko, nutraukdamas pokalbį. Aš išsigandau ir paklausiau, ar tai, kas pasakyta, tinka man; bet jis nieko neatsakė, parodė švelnų žvilgsnį, o tada staiga atsidūrėme mano miegamajame, kur yra dvigulė lova. Jis atsigulė ant jo krašto, o aš, regis, degau noru jį paglostyti ir atsigulti čia pat. Ir jis, atrodo, manęs paklausė: „Pasakyk man tiesą, kokia tavo pagrindinė aistra? Ar atpažinote jį? Manau, tu jį jau atpažinai“. Suglumusi nuo šio klausimo atsakiau, kad tinginystė – pagrindinė mano aistra. Jis netikėdamas papurtė galvą. O aš, dar labiau susigėdęs, atsakiau, kad nors gyvenu su žmona, jo patartas, bet ne kaip žmonos vyras. Tam jis prieštaravo, kad neatimtų iš žmonos meilės, ir privertė mane jausti, kad tai mano pareiga. Bet aš atsakiau, kad man dėl to gėda, ir staiga viskas dingo. Ir aš pabudau, ir savo mintyse radau Šventojo Rašto tekstą: Žmoguje yra šviesa, šviesa šviečia tamsoje, o tamsa jos neapkabina. Juozapo Aleksejevičiaus veidas buvo jaunatviškas ir šviesus. Šią dieną gavau laišką iš geradario, kuriame jis rašo apie santuokos pareigas.

Sk. XXIII susipažinome su mikrodalelių aptikimo instrumentais – debesų kamera, scintiliacijos skaitikliu, dujų išlydžio skaitikliu. Šie detektoriai, nors ir naudojami elementariųjų dalelių tyrimuose, ne visada yra patogūs. Faktas yra tas, kad įdomiausi sąveikos procesai, lydimi elementariųjų dalelių abipusių transformacijų, vyksta labai retai. Dalelė savo kelyje turi susidurti su daugybe nukleonų ar elektronų, kad įvyktų įdomus susidūrimas. Praktiškai ji turi nukeliauti kelią tankioje medžiagoje, matuojamu dešimtimis centimetrų – metrų (tokiame kelyje įkrauta dalelė, kurios energija yra milijardai elektronų voltų, dėl jonizacijos praranda tik dalį savo energijos).

Tačiau debesų kameroje arba dujų išlydžio skaitiklyje jautrus sluoksnis (tankios medžiagos atžvilgiu) yra itin plonas. Šiuo atžvilgiu pradėti naudoti kai kurie kiti dalelių aptikimo metodai.

Fotografavimo metodas pasirodė esąs labai vaisingas. Specialiose smulkiagrūdėse fotografinėse emulsijose kiekviena įkrauta dalelė, kertanti emulsiją, palieka pėdsaką, kuris, išryškinus plokštelę, mikroskopu aptinkamas juodų grūdelių grandinės pavidalu. Pagal dalelės pėdsakų pobūdį fotografinėje emulsijoje galima nustatyti šios dalelės pobūdį – jos krūvį, masę ir energiją. Fotografavimo būdas patogus ne tik dėl to, kad galima naudoti tirštas medžiagas, bet ir dėl to, kad fotografinėje plokštelėje, skirtingai nei debesų kameroje, įkrautų dalelių pėdsakai neišnyksta greitai, kai dalelė praeina. Tiriant retus įvykius, plokštelės gali būti eksponuojamos ilgą laiką; tai ypač naudinga kosminių spindulių tyrimuose. Retų įvykių, užfiksuotų fotografinėje emulsijoje, pavyzdžiai parodyti aukščiau, pav. 414, 415; Ypač įdomūs yra ryžiai. 418.

Kitas puikus metodas yra pagrįstas perkaitintų skysčių savybių panaudojimu (žr. I tomą, § 299). Kai labai grynas skystis kaitinamas iki temperatūros, net šiek tiek aukštesnės už virimo temperatūrą, skystis neužvirsta, nes paviršiaus įtempimas neleidžia susidaryti garų burbuliukams. Amerikiečių fizikas Donaldas Glaeseris (g. 1926 m.) 1952 m. pastebėjo, kad pakankamai intensyviai apšvitintas perkaitintas skystis akimirksniu užverda; papildoma energija, išsiskirianti greitųjų elektronų pėdsakais, kuriuos skystyje sukuria spinduliuotė, sudaro sąlygas susidaryti burbulams.

Remdamasis šiuo reiškiniu, Glaseris sukūrė vadinamąją skysčio burbulų kamerą. Skystis esant padidintam slėgiui kaitinamas iki temperatūros, artimos virimo temperatūrai, bet žemesnės už ją. Tada slėgis, o kartu ir virimo temperatūra, mažėja, o skystis perkaista. Šiuo metu skystį kertančios įkrautos dalelės trajektorija susidaro garų burbuliukų takas. Esant tinkamam apšvietimui, jį galima užfiksuoti fotoaparatu. Paprastai tarp stipraus elektromagneto polių dedamos burbulų kameros, magnetinis laukas sulenkia dalelių trajektorijas. Išmatavus dalelės pėdsako ilgį, jos kreivumo spindulį ir burbuliukų tankį, galima nustatyti dalelės charakteristikas. Burbulų kameros dabar pasiekė aukštą tobulumo laipsnį; Pavyzdžiui, veikia kameros, užpildytos skystu vandeniliu, kurių jautrus tūris yra keli kubiniai metrai. Dalelių pėdsakų burbulų kameroje nuotraukų pavyzdžiai parodyti Fig. 416, 417, 419, 420.

Ryžiai. 418. Dalelių virsmai, užfiksuoti kosminių spindulių apšvitintų fotografinių emulsijų šūsnyje. Tuo metu nematoma greitai neutrali dalelė sukėlė vieno iš emulsijos branduolių skilimą ir suformavo mezonus („žvaigždė“ iš 21 pėdsakų). Vienas iš mezonų, -mezonas, apvažiavęs taką aplinkui (paveikslėlyje parodyta tik pėdsako pradžia ir pabaiga; naudojant nuotraukoje padidinimą, viso pėdsako ilgis būtų ), sustojo taške ir sunyko pagal schemą . -mezoną, kurio pėdsakas nukreiptas žemyn, taške užfiksavo branduolys, sukeldamas jo skilimą. Vienas iš dalijimosi fragmentų buvo branduolys, kuris, skildamas, virto branduoliu, kuris akimirksniu subyrėjo į dvi daleles, skriejančias priešingomis kryptimis - paveikslėlyje jie sudaro „plaktuką“. -mezonas, sustojęs, virto -miuonu (ir neutrinu) (tašku). -muon pėdsako pabaiga parodyta viršutiniame dešiniajame paveikslo kampe; matomas irimo metu susidariusio pozitrono pėdsakas.

Ryžiai. 419. -hiperonų susidarymas ir irimas. Vandenilio burbulų kameroje, patalpintoje į magnetinį lauką ir apšvitintoje antiprotonais, reakcija buvo užfiksuota . Tai įvyko tako pabaigoje (žr. diagramą paveikslo viršuje). Neutralūs lambda ir antilambda hiperonai, nuskridę nedidelį atstumą nesudarant pėdsakų, suyra pagal schemas. Antiprotonas anihiliuoja su protonu, sudarydamas du ir du mezonus