Министерство обра­зования Российской Федерации

Нижегородский государ­ственный университет им. Н.И.Лобачевского

Физический факультет

Отчет

по лабораторной работе

«СТАТИСТИКА РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА»

Выполнил:

студент группы №511

Кучин Д.П.

Проверил:

Позднеев Д.Б.

г. Нижний Новгород

2004 г.

Цель работы: ознакомление на практике со статистическими закономерностями в природе на примере регистрации радиоактивного излучения.

Теоретическая часть.

Краткое описание эксперимента.

В настоящей работе в качестве случайной величины изучается число распадов радиоактивных атомных ядер в фиксированный интервал времени.

Время жизни радиоактивного ядра (промежуток времени от момента образования ядра до момента распада) есть случайная величина. Это значит, что радиоактивные ядра, образовавшиеся одновременно, распадутся в разные моменты времени.

Используемые в работе радиоактивные препараты содержат огромные количество активных ядер Mo (~10¹⁰ и более). В некоторый зафиксированный интервал времени t из-за случайного характера процесса радиоактивности распадается M ядер. Величина М, вообще говоря, может принимать любые целые значения от 0 до М₀.

Распад радиоактивного ядра сопровождается испусканием частиц (препарат, используемый в работе, испускает электроны и -кванты), которые можно зарегистрировать с помощью счётчика Гейгера-Мюллера (СГМ). Число отсчётов СГМ за время t прямо пропорционально числу распадов за это же время и тоже является случайной величиной.

Проводя n раз измерения количества отсчётов СГМ за определённое время t, мы получим n не совпадающих, вообще говоря, значений k_i, где i – номер измерения (i = 1, 2, 3, …, n), а k_i – число отсчётов СГМ в i-ом измерении.

Результатом эксперимента настоящей лабораторной работы является последовательность значений k_i, измеренных при постоянной величине t. Полученный набор чисел k_i содержит информацию о статистическом распределении случайной величины, т. е. о количестве распадов активных ядер в фиксированный интервал времени.

Экспериментальная установка.

Экспериментальная установка состоит из:

1. детектора частиц, испускаемых распадающимися атомными ядрами,

2. электронного блока газового счётчика (БГС),

3. двух пересчётных приборов (ПП).

В качестве детектора в настоящей работе используется газоразрядный счётчик Гейгера-Мюллера (СГМ). Конструктивно он представляет собой цилиндрический конденсатор, к обкладкам которого приложено высокое напряжение (несколько сот вольт). Анодом является металлическая нить малого радиуса (~0,05 мм). Рабочий объём счётчика заполнен газом (чаще всего аргоном) под давлением около 0,1 атмосферы.

Частицы – продукты радиоактивного распада, попадая в счётчик, ионизируют на своём пути молекулы газа, заполняющие его рабочий объём. При определённом напряжении на электродах счётчика в нём возникает коронный электрический разряд. Разряд приводит к скачкообразному понижению потенциала на аноде счётчика, которое и регистрируется в виде отдельного импульса. Для обрыва (гашения) электрического газового разряда через малый интервал времени в рабочем объёме счётчика содержатся небольшие добавки паров спирта или галогенов. После прекращения разряда напряжение на счётчике восстанавливается и он готов к регистрации следующей ионизирующей частицы.