близьку до швидкості світла. Так як їх енергія мала, на кожному оберті в магнітному полі вони втрачають помітну частину своєї енергії, і наступний оборот відбувається при меншому радіусі. Тому сліди цих електронів - згортаються спіралі.
Неважко оцінити, яку енергію втрачає швидкий (релятивістський) електрон на сантиметрі шляху в камері. Розглянемо, наприклад, слід того ж? -Електронна З енергією порядку 14 МеВ в рідкому водні. Він здійснює близько 3 оборотів спіралі, так що весь його шлях близький до 43 см. Таким чином, середня втрата енергії на одиницю шляху дорівнює
МеВ/см.
Зауважимо, що табличне значення цієї величини одно 0,32 МеВ/см. Наші грубі оцінки дали правильне значення втрат енергії швидкого електрона в рідкому водні, а заодно - і приблизне значення постійної у формулі (*) для втрат енергії.
Тепер ми можемо отримати уявлення про те, скільки іонів створює швидкий електрон в рідкому водні. На створення пари іон - електрон витрачається енергія порядку 20 еВ, тому число таких пар буде
1/см.
Можливо виникне питання: якщо число іонів вимірюється сотнями тисяч, то чому число видимих ??бульбашок так мало? Перш за все, справа в механізмі скипання. Щоб воно почалося, необхідний місцевий розігрів рідини. Рідина скипає там, де випадково виділилося багато тепла, тобто утворилося велике число іонів. Таким чином, пляшечки утворюються на великих скупченнях іонів, а великі скупчення рідкісні. Крім того, далеко не всі бульбашки виявляютьсявидимими (дозволяються) при фотографуванні. У звичайних камерах розмір бульбашок близький до 0,3 - 0,5 мм і число їх на 1 см шляху швидкої частки не перевершує десятка. У надчистих бистроціклірующіх камерах при дуже яскравому освітленні можна працювати з бульбашками розміром ~ 30 мкм.
1.15 Фотони в камері створюють речовина і антиречовину
Рис. 36 - Народження електрон-позитронної пари. На знімку видно пучок протонів, фотони були поширені в напрямку цього пучка
На малюнку 4 представлено подія виникнення в камері пари частинок різних знаків заряду - електрона і позитрона, тобто частинки і античастинки, - з випромінювання. Умовно його можна написати у вигляді реакції
Фотон не залишає видимого сліду в камері, і сліди пари електрон - позитрон виникають як би з нічого. Можна виміряти радіуси цих слідів і оцінити енергію, що буря обома частками. Для наших знімків енергія лежить в межах 70-100 МеВ.
Зауважимо, що радіуси обох кіл розрізняються. Це означає, що енергія фотона не ділиться порівну між часткою () і античастинкою (+), і наводить на думку, що процес розпаду фотона не може відбуватися без участі ще одного тіла. Дійсно, записана реакція несумісна з законом збереження імпульсу. Припустимо, що енергія фотона настільки мала, що її вистачає тільки на створення спочиває пари електрон -позітрон. Тоді імпульс цієї пари дорівнює нулю, але імпульс фотона, який має швидкість світла, ніколи не може дорівнювати нулю. Виникає питання: куди ж дівається надлишок імпульсу фотона?
Очевидно, що в реакції народження пари має брати участь третя тіло, яке прийме на себе надлишок імпульсу. Таким тілом є ядро ??атома, в електромагнітному полі якого і виникає пара. У жідководородной камері це протон, так що реакцію народження пари можна написати в такому вигляді:
Хоча імпульс, одержуваний протоном, може бути великий, його кінетична енергія, рівна, мала, так як він має велику масу. Таким чином, електрон-позитронна пара забирає майже всю енергію фотона, а лише частину його імпульсу.
2. Прискорювачі
Основними джерелами пробних частинок в субатомних експериментах є прискорювачі. Необхідність використання прискорювачів для дослідження структури мікросвіту очевидна. По-перше, атомні ядра і елементарні частинки займають дуже малі області простору, і проникнення в ці області вимагає високої роздільної здатності зондуючого пучка, що забезпечує взаємодію окремої пробної частинки з окремим мікрооб'єкті. По-друге, чим менше мікрооб'єкт, тим він міцніший і проведення експериментів з перебудовою або руйнуванням внутрішньої структури такого об'єкта також вимагає більшої енергії.
Знаючи розміри досліджуваного об'єкта, легко оцінити енергію пробних частинок, необхідну, для його вивчення. Всяка частка має хвильовими властивостями. Довжина її хвилі залежить від імпульсу і дається формулою де Бройля
[МеВ * Фм]/T [МеВ] (1)
Наведена формула дає також зв'язок між довжиною хвилі релятивістської частинки і її кінетичною енергією Е (використано чисельне значення перехідної константи МеВ.Фм? 200 МеВ.Фм і ультрарелятивістських наближення для імпульсу -).
В експерименті з розс...
