Файл: Китайгородский А.И. Введение в физику учеб. пособие для студентов высш. техн. учеб. заведений.pdf

где 8 есть угол образующей конуса с направлением движения ча­

Рассмотрим две точки на пути заряженной частицы (рис. 237в). Они создали сферические волны, одна в момент времени t, другая в момент времени t-\-x. Очевидно, т есть время, которое затратила частица на прохождение пути между этими двумя точками. Для

Излучение Черенкова используется в последнее время весьма широко как способ регистрации элементарных частиц. Счетчики,

фотоэлектрического тока. Существует множество конструкций счетчиков Черенкова.

У счетчиков Черенкова имеется множество преимуществ. К ним относятся быстрая скорость счета и возможность определения заря­ дов частиц, движущихся со скоростью, весьма близкой к скорости света (мы не сказали, что световой выход резко зависит от заряда частицы). Только при помощи счетчиков Черенкова могут решаться такие важные задачи как прямое определение скорости заря­ женной частицы, определение направления, в котором движется ультрабыстрая частица, и т. д.

Размещение счетчиков. Для того чтобы изучать различные про­ цессы превращения и взаимодействия элементарных частиц, необ­ ходимо иметь возможность не только отметить появление частицы в данном месте, но и проследить дальнейшую судьбу этой же час­ тицы. Подобные задачи решаются с помощью специальных располо­ жений счетчиков с обобщенной счетной схемой. Например, можно электрические схемы двух или нескольких счетчиков соединить таким способом, чтобы счет происходил лишь в том случае, если раз­ ряд во всех счетчиках начинается в точности в одно и то же время. Это может служить доказательством прохождения одной и той же частицы через все счетчики. Такое включение счетчиков называется «включением на совпадение».

Метод толстослойных фотографических эмульсий. Как известно, фоточувствительным слоем фотопластинок служит желатиновая пленка, в которую введены микрокристаллики бромистого серебра. Основой фотографического процесса является ионизация этих кри­ сталликов, в результате которой происходит восстановление броми­ стого серебра. Этот процесс происходит не только под действием света, но и под действием заряженных частиц. Если через эмуль­ сию пролетит заряженная частица, то в эмульсии возникнет скрытый след, который можно увидеть после проявления фотопластинки. Следы в фотоэмульсии рассказывают много подробностей о вызвав­ шей их частице. Сильно ионизующие частицы оставляют более жир­ ные следы. Так как ионизация зависит от заряда и скорости частиц, то уже один только вид следа говорит о многом. Ценные сведения дает величина пробега (трека) частицы в фотоэмульсии; измеряя длину следа, можно определить энергию частицы.

Исследования при помощи обычных фотопластинок с тонкими эмульсиями мало пригодны для целей ядерной физики. Такие пла­ стинки фиксировали бы только те частицы, которые движутся строго вдоль пластинки. Мысовским и Ждановым, а также через несколько лет Пауэллом в Англии были введены в обиход фотопла­ стинки с толщиной эмульсии, близкой к 1 мм (у обычных пластинок толщина слоя в сто раз меньше). Фотометод ценен своей нагляд­ ностью, возможностью наблюдать сложную картину превращения, происходящего при разрушении какой-либо частицы.

На рис. 238 приведена характерная фотография, полученная этим методом. В точках Р и 5 произошли ядерные превращения.

Предположим, что на фотографии наблюдается след частиц в виде «вилки». Первая частица превратилась в две частицы: вторую и третью. Тогда должны выполняться следующие соотношения. Вопервых, импульс первой частицы должен равняться векторной сумме импульсов возникших частиц:

Pi=P2+Ps

Далее, между кинетическими энергиями частиц должно суще­ ствовать соотношение

выполняются неукоснительно при любых превращениях элемен­ тарных частиц. Это позволяет воспользоваться этими законами для выяснения свойств нейтральной частицы, не оставляющей следа в фотографической эмульсии и не ионизующей газа. Если на фото­ пластинке наблюдаются два расходящихся трека, то исследователю ясно: в точке, откуда эти следы расходятся, произошло превращение нейтральной частицы. Определяя импульсы, энергии и массы возникщих частиц, можно сделать уверенные выводы о значении пара­ метров нейтральной частицы. Так был открыт нейтрон, такими способами мы судим о нейтрино и нейтральных мезонах, о которых будет рассказано ниже.

§ 208. Частицы, входящие в состав ядра

Атомные ядра элементов построены из протонов и нейтронов. Основными характеристиками протона, как, впрочем, и всякой элементарной частицы, являются его заряд, масса, спин и магнит­

ется 1,6725-Ю- 2 4 г, т. е. в 1836 раз больше массы электрона. Спин протона равен 1 / 2 , а магнитный момент 1,41-10~23 ед. СГС.

Масса нейтрона несколько больше массы протона, а именно, равна 1,6748-Ю- 2 4 г. Спин нейтрона также 1 / 2 . Магнитный момент нейтрона антипараллелен спину и равен 0 , 9 6 6 - Ю - 2 3 ед. СГС.

Нейтрон не несет на себе электрического заряда и не оставляет следов в камере Вильсона и на фотопластинке. Основным способом исследования свойств нейтрона является изучение его столкновений с другими ядрами. Зная массу и скорость ядра, в которое попал

где М„ иин — неизвестные для нас величины. Исследуя соударения нейтронов с различными ядрами, можно определить Мн, разумеется,