Eksperimentalne metode za proučavanje čestica: tablica

U ovom ćemo članku pomoći pripremiti se za lekciju u fizici (razina 9). Eksperimentalne metode za proučavanje čestica nisu obična tema, već vrlo zanimljiva i uzbudljiva ekskurzija u svijet molekularne nuklearne znanosti. Kako bi se postigao taj napredak, civilizacija je to uspjela u zadnje vrijeme, a znanstvenici se još uvijek svađaju, ali je li takvo znanje stvarno bitno za čovječanstvo? Naposljetku, ako ljudi mogu ponoviti proces atomske eksplozije koji je doveo do pojave svemira, onda možda neće samo propasti naš planet, već cijeli Cosmos.

Koje vrste čestica pričaju i zašto ih treba istražiti?

Dio odgovora na ova pitanja pruža tečaj fizike. Eksperimentalne metode proučavanja čestica su način da se vidi što je nedostupnuto ljudima čak i kada koristite najsnažnije mikroskope. Ali o svemu u redu.

Elementarna čestica je kumulativni pojam, kojim se misli na čestice koje se već ne mogu razbiti u manje komade. Ukupno, fizičari su otkrili više od 350 elementarnih čestica. Već smo navikli čuti o protonskim, neuronskim, elektronskim, fotonskim, kvarkama. To su tzv. Temeljne čestice.

Karakteristike elementarnih čestica

Sve najmanji čestice imaju istu prednost: mogu se međusobno transformirati pod utjecajem vlastitog utjecaja. Neki imaju snažna elektromagnetska svojstva, ostale slabe gravitacijske. Ali sve elementarne čestice karakteriziraju sljedeći parametri:

• Težina.
• Spin je pravilan kutni moment.
• Električno napunjeno.
• Vrijeme života.
• Paritet.
• Magnetski trenutak.
• Baryon naboj.
• Leptonski naboj.

Kratak izlet u teoriju strukture materije

Svaka tvar se sastoji od atoma, koji zauzvrat imaju jezgru i elektrone. Elektroni, poput planeta u Sunčevom sustavu, kreću se oko jezgre svaki u svojoj osi. Udaljenost između njih je vrlo velika, na atomskoj skali. Jezgra se sastoji od protona i neurona, veza između njih je toliko jaka da ih je nemoguće razdvojiti na bilo koji način poznat znanosti. Ovo je bit eksperimentalnih metoda za proučavanje čestica (ukratko).

Teško nam je zamisliti, no nuklearna komunikacija više od milijun puta snagu poznatih na zemlji. Znamo elektromagnetska interakcija, kemijska, nuklearna eksplozija. Ali ono što čuva protone i neurone zajedno je nešto drugo. Možda je to ključ za razotkrivanje otajstva podrijetla svemira. Zato je tako važno proučiti eksperimentalne metode proučavanja čestica.

Brojni eksperimenti su potaknuli znanstvenike da misle da se neuroni sastoje od još manjih jedinica i da ih nazivaju kvarkama. Ono što je u njima još nije poznato. No kvarkovi su nerazdvojne jedinice. To jest, ne može se ni na koji način odabrati. Ako znanstvenici koriste eksperimentalnu metodu proučavanja čestica kako bi izdvojili jedan kvark, onda bez obzira koliko ih pokušava, uvijek se dodjeljuju najmanje dva kvarta. Ovo još jednom potvrđuje nepovredivost moći nuklearnog potencijala.

Koje su metode za proučavanje čestica

Prolazimo izravno na eksperimentalne metode proučavanja čestica (Tablica 1).

Očigledno, eksperimentalne metode proučavanja čestica (tablica 1) imaju vrlo različitu prirodu interakcije. Neke od teorija su već zastarjele i poboljšane su suvremenom tehnologijom. Razmotrimo svaku od metoda detaljnije.

Eksperimentalne metode za proučavanje čestica. Geigerov brojač

Ovaj je uređaj bio pravi proboj početkom 20. stoljeća. Ali to pomaže u proučavanju samo elektrona.

To je metalni cilindar s negativnim nabojem. Dužina žice s pozitivnim nabojem rastezana je duž svoje površine. Uređaj je spojen na mrežu s vrlo visokim naponom - oko 1000 V, zahvaljujući kojoj se unutar njega stvara veliko električno polje. Sada, ovaj dizajn treba staviti u zatvorenu staklenu cijev, koja će sadržavati rijetki plin.

Kad se molekule plina ioniziraju, nastaje veliki broj elektronski-ionskih parova. Što je više napetosti, to je više slobodne pare, sve dok ne dostigne vrhunac i nema slobodnog iona. U ovom trenutku, brojilo registrira česticu.

Wilsonova kamera

Ovo je jedna od prvih eksperimentalnih metoda za proučavanje napunjenih čestica, a izumljena je pet godina nakon Geigerova brojača - 1912.

Struktura je jednostavna: stakleno cilindar, unutra - klip. Ispod je crna tkanina, impregnirana vodom i alkoholom, tako da je zrak u komori zasićen njihovim parama.

Klip počinje spuštati i podići, stvarajući pritisak, zbog čega se plin hladi. Kondenzacija bi trebala nastati, ali ne postoji, jer ne postoji kondenzacijski centar (ion ili prašina) u komori. Nakon toga je tikvica podignuta kako bi se dobila čestica - ion ili prašina. Čestica se počinje kretati i oblikuje kondenzat duž svoje putanje, što se može vidjeti. Put koji prolazi česticu naziva se staza.

Nedostatak ove metode je premalen raspon čestica. To je dovelo do pojave više progresivne teorije temeljene na uređaju s više gustom medijem.

Komora za mjehuriće

Analogno načelo djelovanja Wilsonove komore ima sljedeću eksperimentalnu metodu za proučavanje čestica: Komora za mjehuriće. Samo je umjesto zasićenog plina prisutan tekućina u staklenoj žarulji.

Temelj teorije je da se pod visokim pritiskom tekućina ne može početi kuhati iznad vrelišta. No, čim je nabijena čestica, pratiti svoje kretanje tekućina počne ključati, pretvara u paru. Kapljice ovog postupka fiksiraju fotoaparat.

Metoda debelih slojeva fotoemulzija

Vratimo se na tablicu fizike "Eksperimentalne metode istraživanja čestica". U njemu, uz Wilsonova oblaka komore i metode mjehurića, smatramo metodu za snimanje čestica s debelim slojem fotoemulzije. Eksperiment su najprije izvodili sovjetski fizičari L.V. Mysovski i A.P. Zhdanov 1928.

Ideja je vrlo jednostavna. Za pokuse se koristi ploča prekrivena debelim slojem fotemulzija. Ova fotoemulzija se sastoji od srebrovih bromidnih kristala. Kada napunjena čestica prožima kristal, odvaja elektrone od atoma koji tvore skriveni lanac. Može se vidjeti prikazivanjem filma. Dobivena slika omogućuje nam izračunavanje energije i mase čestice.

U stvari, staza je vrlo kratka i mikroskopski mala. Ali metoda je dobra jer se prikazana slika može povećati neograničen broj puta, a time bolje proučiti.

Scintilacijska metoda

Prvi put ga je održao Rutherford 1911. godine, iako je ideja nastala malo ranije i još jedan znanstvenik - U. Krupe. Unatoč činjenici da je razlika bila 8 godina, tijekom tog vremena bilo je potrebno poboljšati uređaj.

Osnovno načelo je da će se na zaslonu prekrivenom luminescentnom supstancom pojaviti bljesovi svjetla pri prolasku napunjene čestice. Atomi materije su uzbuđeni kada su izloženi čestici s jakom energijom. U trenutku sudara zamjećuje se bljesak, koji se promatra u mikroskopu.

Ova metoda je vrlo nepopularna među fizičarima. Ima nekoliko nedostataka. Prvo, točnost dobivenih rezultata jako ovisi o vizualnoj oštrine osobe. Ako trepnete - možete preskočiti vrlo važnu točku.

Drugo, s produljenim promatranjem, oči se umoruju vrlo brzo, pa stoga studiranje atoma postaje nemoguće.

nalazi

Postoji nekoliko eksperimentalnih metoda za proučavanje napunjenih čestica. Budući da su atomi supstanci toliko mali da ih je teško vidjeti čak iu najmoćnijem mikroskopu, znanstvenici moraju staviti različite eksperimente kako bi razumjeli što je u središtu središta. U ovoj fazi civilizacije napravljen je veliki put i proučavani su najčešće nedostupni elementi. Možda u njima leže tajne svemira.