Пузырьковая камера

Огромный эффектив- ный объем, благодаря которому были сдела- ны фундаментальные открытия, связанные с исследованиями нейт-

рино. Недостатки: тру- доемкость обработки результатов экспери- ментов и высокая

стоимость камеры.

Искровая камера.

Главная часть прибора - система плоских сетчатых электродов, изготовлен- ных из тонких проволочек, расположенных на мини- мально возможном рассто-

янии друг от друга, и подключенных к источнику вы- сокого напряжения. В местах пролета ионизирующей частицы между проволочками возникает электричес- кий разряд в виде маленькой искры. Координата ка- ждой искры фиксируется компьютером, и таким об- разом, компьютер записывает весь трек тем точнее, чем меньше расстояние между проволочками и меж- ду электродами.

Искровая камера

Это наиболее совершенный (но и наиболее доро- гой) в настоящее время детектор, объединяющий достоинства трековых регистраторов и счетчиков. Эффективный объем практически неограничен. Позволяет автоматизировать обработку резуль- татов экспериментов.

Ускорители заряженных частиц

Современные ускорители позволяют получать пуч- ки заряженных частиц с энергиями от нескольких МэВ до десятков ТэВ.

Ускорители необходимы для получения новых эле- ментарных частиц и изучения их свойств и струк- туры. Чтобы различать структурные детали объ- екта с линейными размерами d, нужны пучки час- тиц с дебройлевскими длинами волн меньше d:

d p h E p2c2 m02c4 (53.2)

d

Например, для исследования структуры протона или нейтрона, нужен пучок электронов с энергия-

ми не менее 20 ГэВ.

Принцип действия циклотрона

Циклотрон изобрел и построил Э.Лоуренс (Lawrence) в 1931 г. (Нобелевская премия в 1939г.).

Работа циклотрона основана на том, что в постоян- ном однородном магнитном поле заряженная час- тица (например, ион или протон) движется по окру- жности, причем частота ее обращения по этой ок- ружности ("циклотронная частота") не зависит от скорости частицы, а, значит, и от ее энергии (до тех пор, пока можно не учитывать зависимость массы

Схема циклотрона

Два полых полуцилиндри- ческих электрода (дуанта) расположены на неболь- шом расстоянии друг от друга внутри вакуумной камеры. Камера помещена между полюсами электро- магнита, а к дуантам при- ложено переменное нап- ряжение с частотой ω0, оп-

ределяемой формулой (53.3). В точке А находится источник, излучающий за- ряженные частицы.

Траектория иона в циклотроне

Эти частицы (ионы или протоны) вылетают из источ- ника с небольшой начальной скоростью в направ- лении, показанном на рисунке. Сделав пол-оборо- та, частица попадает в ускоряющее напряжение в зазоре между дуантами и ускоряется. Еще через пол-оборота частица опять попадает в ускоряю- щее напряжение, т.к. полярность между дуантами как раз к этому моменту меняется, частица снова ускоряется, и т.д.

Схема циклотрона

V - вакуумная камера; I - источник ионов; D - электро- ды (дуанты); HF - высокочастотный генератор; St - пучок ускоренных ионов; Sp - катушки электромаг- нита; Fe - железное ярмо электромагнита; P - по- люсной наконечник; N, S - полюса электромагнита.

Электромагнит циклотрона (схематически)

A - ярмо,

B и C - нако- нечники на полюса магнита,

D - обмотка

Ускоритель тяжелых ионов У-400 (Дубна)