ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 100
Скачиваний: 0
ционных камер. Площадь, которую нужно было при этом просмот реть для обнаружения искомого ливня, составляла в среднем око ло 60 см2.
В этой небольшой установке в разных ее вариантах по показа ниям ионизационных камер было отобрано 46 ливней. В 31 случае (т. е. 68 + 12%) в эмульсиях были найдены соответствующие лив ни. Если учесть, что фотоэмульсии покрывали в установке 78% площади (остальное приходилось на зазоры между пластинками и их края), то в этой установке было найдено около 90% искомых ливней.
Такой результат оказался достаточно обнадеживающим для создания специальной большой установки, предназначенной для изучения характеристик взаимодействия частиц с легкими ядрами при энергии ^> 101 2 эв методом контролируемых ядерных фото эмульсий. В этой установке нашла свое воплощение идея изуче ния процессов генерации электронно-фотонной компоненты (в ос
новном от распада п°-мезопов) частицами известной |
энергии |
(в энергетическом интервале 101 2 —101 3 эе). Для измерения |
энергии |
первичной частицы был применен ионизационный калориметр площадью 10 .м2, описанный в гл. I I . Для регистрации -у-квантов (измерения их энергии и углов вылета) были применены ядерные фотоэмульсии НИКФИ типа «Р», расположенные под слоями свин ца в специальных блоках. В качестве управляемого детектора для определения координат лавин были использованы цилиндрические ионизационные камеры первых двух рядов (I и I I ) ионизационного калориметра.
Схематическое изображение этой (пока что уникальной) уста новки представлено на рис. 2.8 (стр. 50).
На камерах первого ряда находились блоки из свинца, в ко торые закладывались ядерные эмульсии. Каждый блок состоял из трех слоев свинца толщиной по 1 см, под каждым слоем свинца находилась в пакетах из черной бумаги ядерная эмульсия толщи ной 50 мкм. Под нижним слоем свинца в пакет с ядерной эмуль сией закладывались еще два слоя рентгеновской пленки РТ-6, разделенные листом черной бумаги. Эти пакеты с фотоматериа лами с помощью плоского стального листа и плоских волнообраз ных пружин поджимались снизу к соответствующим слоям свинца.
Над блоками с эмульсиями на расстоянии L ^ 150 см распо лагалась мишень из графита толщиной ^ 20 г/см2. Гамма-кванты, возникшие от распада я°-мезона, генерированного в мишени на уровне фотоэмульсий, разойдутся от центра общего ливня в сред нем на расстояние
где (р±уУ |
= 1,5'108 эв/с — средний поперечный импульс 7-кван- |
тов, ру — |
импульс у-кванта. Даже при энергии у-кванта 1,5-1012э<? |
расстояние у = 150 мкм. Следовательно, электромагнитные кас кады, развивающиеся в свинцовых слоях блоков от ^-квантов, возникших в результате распада я°-мезонов, родившихся в ми шени, пересекут эмульсионные слои на расстояниях друг от друга в сотни микрон. Такие расстояния вполне достаточны, чтобы можно было по наблюдаемой в эмульсии картине ливня опреде лить энергию у-кванта, его породившего.
/ / |
і і |
її |
11 |
і , / " |
, , |
|
I |
' |
' |
' |
' > |
' , ' |
1 |
I'll |
11',' |
' I , t , ' |
I' |
|
|
1 |
|
1 |
і |
|
J—L '-L |
Іі |
' / / |
|
|
Рис. |
3.3. |
Прпмер |
одпого пз лпвией, зарегистрированных в установке |
||||||||
(рпс. |
2.8) |
методом |
контролируемых |
фотоэмульсий |
(зарисовка |
с помощью |
|||||
|
|
|
проекционного |
микроскопа |
МБИ - 8) . |
|
|||||
На рис. 3.3 приведен один из типичных ливней, зарегистриро ванных под шестью лавинными единицами свинца методом конт ролируемых ядерных эмульсий в описанной установке. Этот ли вень создан первичной частицей с Е0 = 3,5-101 2 эв. На рисунке представлен результат зарисовки ливня с помощью проекционного микроскопа МБИ-8.
Энергию отдельного каскада можно определить методом радиу сов — путем определения радиуса круга, в котором содержится заданное число частиц (подробнее см. гл. V , § 1).. Углы между •у-кваитами определяются по расстоянию между каскадами:
Рг/с = (Уіь/L) cos Є,
где L — расстояние от эмульсий |
до |
мишени, |
9 — угол |
между |
||
направлением первичной |
частицы |
(каскадами) |
и вертикалью, |
|||
yilc — проекция расстояния на эмульсии между |
г'-м и /с-м каска |
|||||
дами на плоскость, перпендикулярную к ливню. |
|
|||||
Рис. 3.3 |
иллюстрирует, |
что метод |
контролируемых ядерных |
|||
эмульсий в |
применении к |
регистрации |
электромагнитных |
каска |
||
дов позволяет наблюдать индивидуальные взаимодействия частиц с энергиями Е0 ^> 101 2 эв и получать угловое и энергетическое распределение у-квантов (и, в принципе, я.°-мезонов), рождае мых частицей известной энергии при ее взаимодействии с атомны
ми |
ядрами |
известной мишени. |
|
|
|
£ |
4. Вероятность |
и однозначность |
нахождения |
||
|
ливней |
в ядерных |
эмульсиях |
по |
указаниям |
|
|
ионизационных |
камер |
|
|
Эффективность метода контролируемых ядерных фотоэмуль сий определяется двумя факторами:
1) вероятностью нахождения в ядерных эмульсиях искомого события (в нашем случае — ливня) по указаниям управляемых детекторов;
2) однозначностью сопоставления найденного события иско мому, т. е. зарегистрированному управляемыми детекторами, дающими место поиска и характеристики искомого события.
Для получения ответов на эти основные вопросы в нашей лабо ратории была проведена серия методических экспериментов на большой установке (см. рис. 2.8) с графитовой мишенью толщиной 20 г/см2 (установка с условным кодом «20 + К»).
Как показал опыт, в процессе проявления эмульсия, находя щаяся на краях пластипок ( ^ 0,5 см с каждого края), деформи руется и становится малопригодной для обработки. Поэтому це лесообразно применять пластинки больших размеров, так как при этом площадь, приходящаяся на края, относительно умень шается. Одновременно с этим было установлено, что для решения
основных физических |
задач |
можно ограничиться |
толщиной |
|||
эмульсии 50 мкм. В связи с этим в больших установках |
экспони |
|||||
ровались пластинки размером 13 X 18 см2 с толщиной эмульсии |
||||||
50 |
мкм. Уменьшение |
толщины эмульсионного |
слоя |
облег |
||
чает |
процесс проявления |
фотоэмульсий и |
уменьшает их |
|||
стоимость. |
|
|
|
|
|
|
В установке «20 + К» совместно с фотоэмульсиями |
экспониро |
|||||
вались рентгеновские пленки типа РТ-6 (см. § 7). Чтобы избавить ся от фона темных пятен, обычно присутствующих на пленках,
вустановку закладывалось два слоя пленок: пятна, совпадающие
вобоих слоях, как правило, вызываются ливнями, развивающи мися в свпнцовом фильтре.
Вустановке «20 + К» применение ионизационного калоримет ра и устройства для временной селекции ливней (см. § 7) сущест
во
венно повысило надежность сопоставления ливней. Поэтому эмуль сии в этих установках закладывались на все время экспозиции и затем, спустя 1,5—2,5 месяца, вынимались из установки и про являлись в лабораторных условиях.
После того как ливень отобран по показаниям ионизацион ных камер, его нужно найти в ядерных фотоэмульсиях. Для прак тического применения метода контролируемых эмульсий необ ходимо, чтобы эта процедура была достаточно простой, а вероят ность нахождения ливня была близка к единице.
А. |
И. Савельевой был разработан метод, позволяющий умень |
|||||
шить |
|
площадь |
эмульсии, на |
которой |
нужно искать |
ливень, до |
2 0 - 3 |
0 |
см2. |
|
|
|
|
В |
|
основе |
метода лежит |
то, что |
при помощи |
ионизацион |
ного калориметра можно достаточно точно определять пространст венную ориентацию ливня и более точно указывать его координа ты в эмульсии. Применение на практике этого метода подробно изложено в [32].
В связи с этим операция поиска ливней в установке «20 + К» выглядела следующим образом. Для каждого отобранного собы тия на пластинках определялась область площадью ^ 25 см2, на которой нужно искать ливень. Эта площадь просматривалась невооруженным глазом на рентгеновских пленках. Если ливень был обнаружен в двух слоях рентгеновской пленки, дальнейшая
работа сводилась к |
просмотру под микроскопом |
фотоэмульсий |
на площади несколько квадратных миллиметров. Некоторые ливни |
||
не были обнаружены |
в рентгеновских пленках. В |
этих случаях |
под микроскопом |
просматривалось ?s 25 см2 эмульсии. |
|
|
За время двух |
экспозиций фотоэмульсий на установке «20 + |
+ |
К» по показаниям ионизационной аппаратуры было отобрано |
|
37 |
событий (одна часть экспонированных эмульсий обработана |
|
в НИИЯФ МГУ, другая — в Ереванском физическом институте
[33]). |
Ливни в фотоэмульсии были найдены в 32 случаях, т. е. |
в 87 ± |
6% всех событий. Так как фотоэмульсии покрывали 90% |
всей площади установки, это означает, что в установке находятся практически все ливни, проходящие через эмульсии.
Решающим для применения метода контролируемых фото эмульсий является вопрос об однозначности сопоставления лив ней, зарегистрированных ионизационными камерами, и ливней, найденных в эмульсиях. Дело в том, что фотоэмульсии регистри руют все ливни, проходящие через них за время экспозиции. При этом из-за большого значения Ть над местом пересечения срабо тавших камер при просмотре эмульсий находят, как правило, не один, а несколько ливней разной плотности (с разным числом частиц). Большой фон щ требует применения дополнительных критериев отбора ливней. Как показала практика, уже в процессе просмотра фотоэмульсий значительную часть ливней можно исклю чить из рассмотрения, так как их энергия слишком мала. Для оставшихся мы проводили более точное сопоставление энергии
а