Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Абрамов А.И. -> "Измерение неизмеримого" -> 58

Измерение неизмеримого - Абрамов А.И.

Абрамов А.И. Измерение неизмеримого — M.: Энергоатомиздат, 1986. — 208 c.
Скачать (прямая ссылка): izmerenieneizmerimogo1986.djvu
Предыдущая << 1 .. 52 53 54 55 56 57 < 58 > 59 60 61 62 63 64 .. 76 >> Следующая

Какие же результаты получил Лассен? Если гипотеза Гана и Штрассмана правильна, то можно было ожидать, что средний заряд осколка окажется равным половине заряда ядра урана, т. е. 46; если же при облучении урана нейтронами образуются ядра трансурановых элементов, то заряд возникающих частиц должен быть больше 92. С этой точки зрения результат эксперимента Лассена был совершенно неожиданным: оказалось, что заряд образующихся при делении частиц равен 20-22 элементарным зарядам! Куда же исчезает половина заряда ядра урана? Или, быть может, ядро делится на четыре или пять осколков?
156
В действительности оказалось, что первоначальная точка зрения все же правильна, ядро урана делится только на два осколка. Но они получаются не "голыми", как а-частицы, а увлекают за собой часть наиболее крепко связанных электронов с внутренних оболочек бывшего атома урана. Эти электроны частично компенсируют заряд ядра осколка (который действительно равен в среднем 46), поэтому заряд всего осколка оказывается в два с лишним раза меньше. В дальнейшем с уменьшением скорости осколок постепенно "обрастает" электронами, которые он захватывает при столкновениях с атомами среды; заряд его при этом снижается и, наконец, становится равным нулю — осколок превращается в нейтральный атом одного из элементов середины периодической системы.
ИЗМЕРЕНИЕ ЗАРЯДОВ ОЧЕНЬ БЫСТРЫХ ЧАСТИЦ
Если частицы летят со скоростью, близкой к скорости света, то определение их зарядов существенно упрощается. Из теории взаимодействия заряженных частиц с веществом следует, что в этом случае плотность ионизации вдоль следа частицы почти не зависит от ее энергии и массы, а целиком определяется ее зарядом, а именно: пропорциональна квадрату заряда частицы. Поэтому, измерив плотность ионизации, т. е. число проявленных зерен серебра или число капелек в камере Вильсона на 1 см следа, и сравнив полученные результаты с плотностью ионизации, создаваемой в той же среде очень быстрыми протонами, можно определить заряд частицы.
Так, если в фотоэмульсии замечен след, плотность которого в 36 раз больше плотности следа протона, то можно уверенно заключить, что этот след оставила частица с зарядом \/ЗбГ= 6 единиц, т. е. ядро углерода. Этот метод широко применяется для исследования природы частиц космических лучей. При таких исследованиях фотопластинки поднимают в верхние слои атмосферы с помощью шаров-зондов или ракет, а после возвращения на Землю проявляют и рассматривают под микроскопом. В результате подобных экспериментов было установлено, что первичные космические лучи состоят примерно на 80% из протонов и на 20% из а-частиц; очень редко в них встречаются ядра бора, углерода, азота, кислорода, а иногда и более тяжелых элементов.
157
Очень интересные и важные сведения были получены при изучении зарядов элементарных частиц (см. таблицу в приложении) . Свойства этих частиц весьма различны: все они имеют разные массы; некоторые из них устойчивы, другие распадаются в ничтожные доли секунды, но электрические заряды всех элементарных частиц равны или нулю, или ± 1. Именно единице, ни больше, ни меньше! Таким образом, заряд электрона действительно является элементарным зарядом, своеобразным квантом электричества, который невозможно дробить на более мелкие части. Впрочем, не будем делать слишком категоричных утверждений: ведь когда-то и атом считался неделимым.
С зарядом электрона тесно связано представление о его размере. Непосредственно радиус электрона никто не измерял, да и вряд ли это возможно сделать. Дело в том, что в настоящее время известен только один вид взаимодействия электронов с другими телами — через силы электрического и магнитного полей. Но эти силы плавно зависят от расстояния, поэтому ни одно из наблюдаемых явлений не может показать, где проходит граница электрона, да и есть ли она вообще. Может быть, электрон — это облачко с размытыми краями без резкой границы или, наоборот, "геометрическая точка", откуда выходят силовые линии электрического поля? Какое из этих представлений правильно, не удастся узнать до тех пор, пока не будет найдено явление, обусловленное какими-нибудь другими силами, отличными по своей природе от сил электромагнитного
поля.
Однако при теоретическом рассмотрении некоторых вопросов удобно предположить, что электрон — это равномерно заряженный шарик радиусом г€. Электрическая энергия такого шарика с точностью до числового коэффициента, близкого к единице, равна е21(4тг€0ге). В то же время согласно теории относительности полная энергия любой частицы равна m0c2. Приравнивая эти выражения, имеем
re = е21(4іге0т0с2).
Если в эту формулу подставить известные значения е, т0 и с, то для г€ получим 2,81-10"15 м. Найденное таким образом значение ге называют классическим радиусом электрона. Отметим еще раз, что ге — условный параметр, полученный при определенных предположениях, а истинный размер электрона может оказаться совсем иным.
158
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАРЯДА ВНУТРИ ЯДРА
Итак, физики научились измерять заряды ядер и элементарных частиц, значения которых в единицах СИ записываются в виде чисел с восемнадцатью нулями перед первой значащей цифрой. Казалось бы, что можно еще желать? Но ведь человек никогда не останавливается на достигнутом. Непрерывно развивается теория, совершенствуется техника эксперимента, в результате чего становятся возможными новые исследования, новые открытия. В начале нашего века был впервые измерен электрический заряд ядра, что тогда представлялось чудом науки, а всего лишь 50 лет спустя американский физик Хофстедтер решил экспериментально изучить распределение заряда внутри ядра. Чтобы подчеркнуть необычность этой задачи, напомним, что объем ядра не превышает 10"3 5 см3!
Предыдущая << 1 .. 52 53 54 55 56 57 < 58 > 59 60 61 62 63 64 .. 76 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed