Міністерство освіти і науки РФ
Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа
Професійного вищої установи ОДУ.
Курсова по
Ядерної фізики
На тему: Методи реєстрації часток. Прискорювачі часток
Введення
Сьогодні здається майже неправдоподібним, скільки відкриттів у фізиці атомного ядра було зроблено з використанням природних джерел радіоактивного випромінювання з енергією всього лише кілька МеВ і найпростіших детектирующих пристроїв. Відкрито атомне ядро, отримані його розміри, вперше спостерігалася ядерна реакція, виявлено явище радіоактивності, відкриті нейтрон і протон, передбачене існування нейтрино і т.д. Основним детектором часток довгий час була платівка, з нанесеним на неї шаром сірчистого цинку. Частинки реєструвалися оком по виробленим ними в сернистом цинке спалахів світла. Черенковськоє випромінювання вперше спостерігалося візуально. Перша бульбашкова камера, в якій Глезер спостерігав треки? - Частинок була з наперсток. Джерелом частинок високих енергій в той час були космічні промені - частинки, що утворюються у світовому просторі. У космічних променях вперше спостерігалися нові елементарні частинки. 1932 рік - відкрито позитрон (К. Андерсон), 1937 рік - відкритий мюон (К. Андерсон, С. Недермейер), 1947 рік - відкритий -мезон (Пауел), 1947 рік - виявлені дивні частки (Дж. Рочестер, К. Батлер ).
З часом експериментальні установки ставали все складніше. Розвивалася техніка прискорення і детектування частинок, ядерна електроніка. Успіхи у фізиці ядра і елементарних частинок все більшою мірою визначаються прогресом у цих областях. Нобелівські премії з фізики часто присуджуються за роботи в галузі техніки фізичного експерименту.
Створення перших прискорювачів Дж. Кокрофту і Е. Уолтоном, Р. Ван-де-Графом, Е. Лоуренсом в 1931-32 рр. відкрило нову еру в ядерній фізиці. Експериментатори отримали в своє розпорядження зручні інструменти, на яких можна було отримувати пучки прискорених заряджених часток з енергією від декількох МеВ до десятків МеВ.
У 1944-45 роках В. Векслер і незалежно від нього Е. Макміллан відкрили принцип автофазіровкі, що дозволяє досягати релятивістських енергій прискорених частинок. Відкриття принципу автофазіровкі призвело до появи нових типів прискорювачів - ФАЗОТРОН, синхротронів, синхрофазотронів. Розробка методу сильного фокусування дозволила отримувати унікальні за своїми параметрами пучки (з малими поперечними розмірами, високою інтенсивністю, великими енергіями).
Перші прискорювачі високих енергій були побудовані в Дубні (ОІЯД), поблизу Женеви (CERN) і Брукхейвене (BNL). У перших прискорювачах пучок частинок прямував на нерухому мішень. Однак у міру збільшення енергії налітають частинок все більша частина енергії пучка марно витрачається рух центру мас утворюється системи. Якщо ж стикаються між собою два пучки можна отримати значний виграш в енергії, так як при лобовому зіткненні двох пучків частинок з однаковими масами і однаковими енергіями центр мас буде залишатися нерухомим. Однак, щоб при цьому зіштовхуються пучки ефективно взаємодіяли, необхідно створити в області зіткнення високу щільність частинок. Прискорювачі такого типу були створені і отримали назву прискорювачів на зустрічних пучках або коллайдеров. Перші електронні колайдери були побудовані в 1965 році в ІЯФ (Новосибірськ) і Стенфордської національної лабораторії. У 1971 році був побудований перший протонний коллайдер, а в 1985 році - протон-антипротонний коллайдер.
1. Детектори часток
Інформативність будь-якого субатомного досвіду безпосередньо визначається можливостями тих детекторів, які в ньому використовуються. Історія ядерної фізики і фізики частинок це, по суті, історія створення все нових методів реєстрації частинок і вдосконалення старих. Створення нових методів детектування частинок неодноразово наголошувалося Нобелівськими преміями. В даний час в арсеналі фізиків є велика кількість окремих детекторів і установок, що є комбінацією різних детекторів. Вони являють собою зразки сучасних технічних можливостей і, часом, найдосконалішими пристроями, які створені людиною.
Детектори служать як для реєстрації часток, так і для визначення їх енергії, імпульсу, траєкторії руху частки та інших характеристик. Для реєстрації часток часто використовують детектори, які максимально чутливі до реєстрації певної частки і не відчувають великий фон створюва...
