Вивчення треків заряджених частинок за готовими фотографіями

Мета: Ознайомитись з методами ототожнення заряджених частинок за фотографіями треків, утворених у камері Вільсона і в товстошаровій емульсії.

Обладнання: Фотографії з треками частинок, транспортир, мікрокалькулятор, лінійка.

Теоретичні відомості

Заряджена частинка, пролітаючи всередині камери Вільсона чи товстошаровій фото-емульсії, витрачає свою кінетичну енергію на іонізацію та збудження атомів середовища і утворює трек. Якщо налітаюча частинка масою М стикається з нерухомою частинкою масою m, то може утворитись “вилка”, тобто два треки, які виходять з однієї точки, що свідчить про взаємодію частинок на ядерному рівні. За фотографією такої “вилки” визначають напрями імпульсів частинок: вони збігаються з прямолінійними відрізками треків до і після зіткнення.

На малюнку зображено імпульсну діаграму пружного зіткнення двох частинок. Імпульс налітаючої частинки , її імпульс після розсіяння ₁ , а імпульс відбитої частинки ₂. Кут між продовженням траєкторії налітаючої частинки та напрямом її руху після зіткнення називають кутом розсіяння Θ, а кут між тим самим напрямом початкового руху частинки та імпульсом ядра віддачі – кутом віддачі φ. Діаграма імпульсів характеризує конфігурацію треків і виражає закон збереження імпульсу:

. (1)

)Θ

⁾⁾ φ

Закон збереження кінетичної енергії для даного випадку має вигляд:

Е = Е ₁+ Е₂..

Використовуємо формулу, яка пов’язує імпульс та енергію нерелятивістської частинки:

(2)

Це співвідношення можна дістати, якщо рівність піднести до квадрата, а праву її частину помножити на : Врахувавши формулу (2), закон збереження кінетичної енергії запишемо так:

(3)

Перепишемо формулу(3):

(4)

Запишемо рівняння (1) через проекції векторів на координатні осі:

, .

Врахувавши це, дістаємо:

Після нескладних перетворень знаходимо:

.

Тому

.

Порядок виконання роботи:

1. Перемалювати фотографію треків частинок.

2. Показати на малюнку напрями імпульсів частинок до і після зіткнення.

3. Виміряти транспортиром кут розсіяння і кут віддачі після взаємодії.

4. Знайти з таблиць масу налітаючої α – частинки в а.о.м.( трек с).

5. За формулою (5) визначити масу невідомої частинки в а.о.м.. З’ясувати, ядру якого атома належить трек d на фотографії

6. Результати вимірювань і обчислень занести в таблицю.

Кут розсіювання	Кут віддачі	Маса ядра	Маса налітаючої частинки	Вид налітаючої частинки
Θ,ο	φ,ο	m, а.о.м.	M, а.о.м.

7. Зробити висновок по роботі.