Измерение неизмеримого - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
105
всего пути точки по экрану равнялась 20 см, то, стало быть, каждый сантиметр точка проходит за 5 мкс. Другими словами, горизонтальную линию на экране трубки, вдоль которой движется конец электронного луча, можно проградуировать в единицах времени и она будет иметь значение оси времени. Поворачивая ручки управления, можно изменять режим работы генератора и тем самым изменять время прохождения экрана светящейся точкой в очень широких пределах.
К горизонтальным пластинам осциллографа подводится исследуемое напряжение, например сигнал с выхода импульсного усилителя. Под действием этого сигнала электронный луч смещается по вертикали, причем смещение в любой момент времени пропорционально самому сигналу. Нетрудно сообразить, что, участвуя в двух движениях, электронный луч прочертит на экране прибора кривую изменения напряжения сигнала во времени. Зная масштабы по горизонтали (в секундах) и по вертикали (в вольтах), можно непосредственно по наблюдаемой картине измерить длительность и амплитуду электрических импульсов, судить об их форме и проводить другие исследования быстропротекающих процессов.
Здесь было рассказано лишь об основных принципах построения электронных приборов для ядерно-физических исследований. Современные приборы — это сложнейшие устройства, гораздо более сложные, чем любой приемник или телевизор, а при проведении экспериментов приходится использовать, как правило, не один, а много таких приборов. Необходимо следить за ними, регулировать их, менять режимы, снимать показания и выполнять много других операций.
За последние годы физический эксперимент настолько усложнился, что большую часть этих функций теперь все чаще и чаще возлагают на электронную вычислительную машину (ЭВМ). Созданы системы, в которых ЭВМ не только обрабатывают поступающую от детекторов информацию, но и сами управляют ходом эксперимента и всеми экспериментальными устройствами, в том числе используемым в качестве источника излучения ускорителем или реактором. При этом к одной ЭВМ подключается обычно несколько экспериментальных устройств и работа на них идет одновременно. Такие сложные системы называют измерительными центрами или измерительно-вычислительными комплексами (ИВК)..
В системе ИВК на рабочем месте экспериментатора стоят лишь стойка с набором нужных ему для данного эксперимента приборов и небольшой пульт с телевизионным экраном и кла-
106
виатурой. Последняя нужна для того, чтобы оператор мог вести "диалог" с ЭВМ: задавать ей режимы работы с экспериментальными устройствами, получать информацию об их состоянии, давать задания на обработку данных, запрашивать и получать результаты по ходу эксперимента и т. д. Машина дает оператору ответы в виде фраз, таблиц или графиков на телевизионном экране или выдает отпечатанную на бумаге таблицу с окончательными результатами вместе с их возможными погрешностями. Такую таблицу можно вырезать ножницами и вклеить прямо в научный отчет. Поэтому не так уже необычно выглядят описываемые в некоторых научно-фантастических рассказах ЭВМ, которые сами проводят эксперимент, сами печатают научную статью, помещают в нее фотографии и при этом даже не забывают выразить в конце благодарность руководителю за ценные советы и указания, а экспериментаторам остается лишь дважды в месяц приходить в кассу за зарплатой. Но этоу конечно у только шутка. На самом деле экспериментаторам приходится очень много и напряженно работать, но работа у них настолько интересная, что они ничуть об этом не жалеют.
Г л а в а 6
УСКОРИТЕЛИ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
ДЛЯ ЧЕГО НУЖНЫ УСКОРИТЕЛИ?
Как уже отмечалось, единственно возможный путь изучения внутренних свойств атомных ядер заключается в наблюдении того, как протекают столкновения с ядром различных элементарных и неэлементарных частиц. Резерфорд, впервые предложивший и осуществивший этот метод, наблюдая взаимодействия с атомами а-частиц, открыл существование атомного ядра, определил его размер и заряд, а затем обнаружил первую ядерную реакцию. Однако вскоре выяснилось, что а-частицы, возникающие при распаде естественных радиоактивных элементов, хороши только при обстреле самых легких ядер, так как их энергии не хватает для преодоления мощного отталкивающего электростатического поля ядер средней и большой массы. Для расщепления таких ядер
107
нужны а-частицы энергией не меньше 20-50 МэВ, что гораздо больше самой высокой энергии частиц, возникающих при а-распаде. К тому же интересно было посмотреть, что получится при обстреле ядер протонами и другими частицами, которые при радиоактивном распаде вообще не возникают. Поэтому для получения пучков частиц разных типов и энергий строят специальные весьма сложные и большие установки, называемые ускорителями.
В настоящее время известно несколько методов ускорения частиц и большое число типов ускорителей. Кратко познакомимся здесь лишь с некоторыми из них.
Прежде всего отметим, что в основе работы любого ускорителя лежит воздействие на заряд частицы внешнего электрического поля. Отсюда ясно, что нейтральные частицы — нейтроны, фотоны, нейтрино — ускорять нельзя. Любой ускоритель характеризуется типом ускоряемых частиц, энергией, которую им можно сообщить, и интенсивностью пучка. Последняя определяется обычно током пучка /, связанным с числом ускоряемых за 1 с частиц и и их зарядом q простым соотношением I = nq. Так, если в электронном ускорителе ток пучка равен 1 мкА, то число ускоряемых за 1 с электронов
