Лабораторна работа л 36 Тема: Вивчення треків заряджених частинок за готовими фотографіями. Мета роботи: познайомитися з методом вивчення заряжених частинок за фотографіями треків. Потрібне приладдя: фотографія треків листок бумаги/кальки/, трикутник міліметровою шкалою олівець. Питання теорії I. Будова і принцип дії лічильника Гейгера, камери Вільсона, бульбаш- кової камери метода фотоемульсії. 2. 2. Коротка характеристика та позначення вивчених частинок. Теоретичні відомості Доследуючи треки частинок , одержаних у камері Вільсона можна визначити енергію частинок, їх швидкість масу тощо. Кожна частинка проходить у даній речовині певний шлях. Шлях який пройшла частинка до зупинки прийнято називати пробігом частинки. У ядерній фізиці в багатьох випадках природу частинки та енергію визначають за її пробігом у камері Вільсона, зв"язок між пробігом та енергівю встановлюють експериментально для кожного сорту частинок. На основі експерименту складають емпіричні для визначення за пробі- гом енергії частинки. Кожна частинка тією чи іншою мірою іонізує середовище. Іонізаційн на здатність к - частинок більша ніж протонів і електронів. Сліди у променів безпосередньо в камері Вільсона не гаються, бо вона майже не іонізують зустрічних атомів. 3 тіві самой причине не залишають сліди і нейтрони. 3 фотографії трека можна визначити число пар іонів утворених частинкою на одиниці трека. вели- чину називають питомою іонізацією. Вона пропорційна квадратові заряду рухомоў частинки і в широ- кому інтервалі обернено пропорційна квадратові швидкості частинки. На іонізацію пари в камері потрібна енергія. Чим менша швидкість частинки, тим більші іонізаційні втрати тим тонший слід залишає час- тинка. Наприклад, за товщиною трека ядер легких елементів у камері Вільсона - не важко встановити, у який бік рухалася частинка бо в кінці свого трека нона залишав товщій слід. Якщо частинка з зарядом влітає в магнітне поле з індукцією В перпендикулярно силовим лініям"то вона буде рухатисяпо колу з радіусом 2- 2. 2. 2буде направлена до центра кола. Радіус кривизни трека можна визначити за до геометричної
1.Если тело отсчета выбрано, то положение тела задается расстоянием или расстояниями, отсчитываемыми от этого тела до тела отсчета. 2. ? 3. Ускорение, векторная величина, характеризующая быстроту изменения скорости точки по её численному значению и по направлению. Измеряется в м/с2 4. Установим связь проекции вектора перемещения на координатную ось ОХ при равномерном прямолинейном движении с проекцией вектора скорости на ту же ось и временем t. При равномерном прямолинейном движении график зависимости проекции скорости от времени t является прямой, параллельной оси абсцисс. 5.x=x0+V0x+at2/2 6.Свободным падением тел называют падение тел на Землю в отсутствие сопротивления воздуха (в пустоте). 8.Свободное падение тел – это падение тел на Землю в вакууме при отсутствии помех.Свободное падение можно рассматривать как частный случай равноускоренного движения. Ускорение свободного падения зависит от высоты над уровнем моря и от географической широты места.
1 Вопросы теории, принципы конструкции коллайдеров. Экспериментальные исследования, проводимые на коллайдерах1.1. Физические основы коллайдеров Коллайдеры (ускорители со встречными пучками) – это установки, в которых осуществляется столкновение встречных ускоренных пучков заряженных частиц. В обычных ускорителях пучок частиц, ускоренных до высокой энергии, взаимодействует с частицами неподвижной мишени. При этом вследствие закона сохранения полного импульса большая часть энергии налетающих частиц расходуется на сохранение движения центра масс системы, т.е. на сообщение кинетической энергии частицам - продуктам распада. Лишь небольшая ее часть определяет полезную и эффективную энергию столкновения - энергию взаимодействия частиц в системе их центра масс (центре инерции), которая может расходоваться, например, на рождение новых частиц. При неподвижной мишени частица мишени с массой покоя m0 в лабораторной системе отсчета имеет в центре масс энергию покоя E0= m0c2, а другая, налетающая частица, обладающая той же массой покоя m0, движется в этой системе с релятивистской скоростью и обладает несравнимо большей энергией, чем покоящаяся частица (Е >> E0). Энергия в системе центра масс (центра инерции) определяется формулой . Чем больше Е, тем меньшая ее доля составляет эффективную энергию взаимодействия частиц. Если же сталкиваются частицы, движущиеся с равными по величине, но противоположно направленными импульсами, то их суммарный импульс равен нулю. В этом случае лабораторная система отсчета совпадает с системой центра масс частиц и эффективная энергия столкновения равна сумме энергий сталкивающихся частиц. Для легких частиц с одинаковыми массами и энергией Е, Ецм = 2E эта кинетическая энергия может быть полностью использована на взаимодействие. [1,2,3]. В системе центра масс частицы движутся навстречу друг другу с одинаковыми импульсами и энергиями E, суммарный импульс продуктов реакции равен нулю. Вся начальная энергия расходуется на интересующее нас рождение частиц, на проникновение в мелкомасштабную структуру материи. При столкновении частиц их энергия передается мельчайшим "капелькам" вещества, которые "взрываются", и мы наблюдаем разлет образовавшихся частиц. Исследователи узнают об устройстве вещества на мелкомасштабном уровне по специфическим распределениям этих частиц или по родившимся новым частицам (большинство из которых живут очень недолго) [34]. Преимущество процесса взаимодействия на встречных пучках особенно велико для легких частиц – электронов, позитронов (из-за их малой энергии покоя). Ускорители с неподвижной мишенью и ускорители на встречных пучках считаются эквивалентными, если при одних и тех же сталкивающихся частицах они имеют одинаковые полезные энергии, затрачиваемые непосредственно на реакцию взаимодействия в центре масс. Формула, связывающая кинетические энергии частиц в эквивалентных ускорителях с неподвижной мишенью Ен и на встречных пучках Ецм. в ультрарелятивистском случае имеет вид [23]: Ен = Е2цм ./2Е0. Используя это соотношение,можно подсчитать энергию для ускорителя с неподвижной мишенью, эквивалентного коллайдеру. Расчет показывает, что для получения кинетической энергии эквивалентной энергии БЭПК (LEP), равной Е цм = 0,209 ТэВ без использования встречных пучков энергия ускорителя должна была бы составлять Eн = 4,274×104 ТэВ, а Ен../ Ецм =2·105). Те же величины для адронного коллайдера LHC составляют Eн = 1,044·105 ТэВ и Ен../ Ецм =7500 (LEP и LHC – самые большие из построенных электрон-позитронных и адронных кольцевых коллайдеров) Из приведенных результатов расчета видно, что только используя схему встречных пучков, мы имеем возможность получать очень высокие эффективные энергии. При использовании меньших энергий можно было бы обойтись и традиционными ускорителями, однако реализация принципа столкновения частиц позволяет сделать установку существенно более компактной.1.2. Сравнение кольцевых и линейных коллайдеров. Синхротронное излучение Как видно из Табл. 1а, за исключением коллайдера SLAC (СЛК, SLC), все построенные коллайдеры были кольцевыми. Кольцевые коллайдеры практически всегда более компактны, чем линейные. Необходимо отметить, однако, что использование кольцевых траекторий для ускорения легких частиц ограничивается сильным синхротронным излучением, возникающим при их вращении. Энергия синхротронного излучения U для релятивистской частицы зависит от её массы m0 энергии Е, радиуса траектории ρ и определяется формулой [10]:
Я думаююю что это задача очень сложно для меня