|
Меню сайта
Статистика
|
Туман помогает видетьТуман помогает видетьВ воздухе при определенной температуре может содержаться только строго определенное количество водяного пара. Как только температура насыщенного парами воздуха уменьшится, пар начинает конденсироваться в мельчайшие капельки. Особенно легко происходит конденсация на пылинках. Как говорят, пылинки — это центры конденсации, центры образования капелек. Английский ученый Вильсон, исследуя, как образуется туман, обнаружил интересное явление: при некоторых условиях центрами конденсации могут быть не только пылинки, но и ионы. Сами ионы не видны, их размеры ничтожны, но мельчайшие водяные капли, образовавшиеся вокруг них, становятся видимыми. Ионы образуются на пути заряженной частицы беспрерывно, и в воздухе можно увидеть след, состоящий из тумана — капелек воды. Такой след можно сфотографировать. И это будет уже вполне реальное доказательство, что в пространстве камеры произошел какой-то ядерный процесс, что там появилась та или иная частица. Прибор, в котором можно наблюдать следы летящих и сталкивающихся частиц, называется по имени его изобретателя камерой Вильсона. Резерфорд назвал камеру Вильсона «самым оригинальным и изумительным инструментом в истории науки». Другие ученые называют ее «судьей ядерной физики». Много теорий разбилось при проверке опытов этим совершенным аппаратом, и с помощью его сделано много неожиданных открытий. Начиная с опытов Резерфорда, все новое в ядерной физике проверялось камерой Вильсона. Именно в камере Вильсона подтвердилось предположение о существовании нейтрона, в ней открыли позитрон, в ней изучались всевозможные ядерные реакции, с ее помощью были получены снимки следов, оставленных всеми частицами, которые были открыты физиками. Существует множество самых разнообразных конструкций этого замечательного устройства. Принцип действия у всех у них один и тот же. В какой-то момент в камере резко расширяют газ, которым она наполнена, газ из-за этого охлаждается и пары жидкости начинают конденсироваться. Если в этот момент через камеру пролетит какая-нибудь заряженная частица, на ионах в ее следе образуются мельчайшие капли. В момент расширения газов включается фотоаппарат. На снимке получится изображение процессов, происходивших в пространстве камеры в момент съемки. Если в это время через камеру летела частица, то след ее мы увидим на снимке. Для наблюдения над различными ядерными реакциями камеру наполняют соответствующим газом, в котором содержатся ядра, интересующие исследователя, а потом уже на снимках изучают различные взаимодействия с этими ядрами. Академик Д. В. Скобельцын много работал с камерами Вильсона. Он предложил интересное усовершенствование, которое теперь носит его имя. По методу Скобельцына, камеру Вильсона вводят в сильное магнитное поле. Следы частиц искривляются. Искривление зависит от величины заряда частицы и его знака. Это устройство позволяет точно определить массу частицы и величину ее заряда. Обычно камера Вильсона снабжена специальным, очень сложным механизмом, расширяющим газ. Между двумя съемками частиц должен пройти какой-то период «времени восстановления», когда камера как бы «приходит в себя»: в ней восстанавливается нормальное давление газа и исчезают сконденсировавшиеся капельки. Но существует устройство — диффузионная камера, которое всегда готово к действию и не нуждается в механизме для расширения газа. Диффузионная камера устроена весьма просто. Основная ее часть — это цилиндр, который сверху подогревают, а снизу охлаждают. Газ, насыщенный водяными парами, идет сверху вниз, примерно в середине камеры пар конденсируется на ионах и следы попадающих в эту зону частиц становятся видимыми. Самый совершенный прибор — это, конечно, самоуправляемая камера Вильсона. Этот прибор сам себя включает. Возле обычной камеры Вильсона расположены по схеме совпадения счетчики Гейгера. Исследователь, проводящий опыт, может сидеть поодаль и ждать, когда камера сработает. Послышится характерный щелчок, и мгновенная вспышка света озарит комнату. В камере произошло расширение газа, зажегся свет сильной лампы и щелкнул фотоаппарат. Все эти приборы включила сама частица, пролетевшая через камеру. Она прошла через оба счетчика (а значит, и через камеру), второй счетчик вместо обычного сигнала включил электрический ток и тем самым привел в действие расширяющий механизм, лампу и фотоаппарат. Так частица фотографирует сама себя. С помощью самоуправляемой камеры Вильсона можно определять виды частиц, их знак, величину их заряда и энергии. Можно наблюдать различные ядерные реакции. В наше время этот замечательный прибор используется во всех лабораториях, где исследуются элементарные частицы. КАК И ИЗ ЧЕГО ВЕЩЕСТВО ПОСТРОЕНО
|
ПОИСК
Block title
|
