Как регистрируют частицы - Боровой А.А.
Скачать (прямая ссылка):
30. Сцинтилляционный кристалл имеет форму цилиндра диаметром 10 см. А диаметр катода фотоумножителя — 5 см. Их решили соединить светопроводом из органического стекла. Пусть число фотонов, попавших из кристалла в светопровод, равно 100. Какой формы должен быть последний, чтобы 50 фотонов собрались на катоде ФЭУ?
31. Емкость анода ФЭУ относительно Земли составляет C= = 100 пФ. Найти, до какого потенциала она зарядится после прихода ва фотокатод / = 100 квантов света. Известно, что
1) один квант света выбивает из фотокатода в среднем 0,15 электронов;
2) коэффициент вторичной эмиссии динодов а=3;
3) число динодов — 12.
102
32. Установку защищают свинцом от космического излучения. С увеличением слоя свинца интенсивность этого излучения меняет-
j-1-1_i_i I_I I
Ю 50 wo ,
Толщина слоя сбтца, см
Рис. 23.
ся так, как показано на рис. 23. Объясните поведение кривой на графике.
33. Какие свойства нейтрино кажутся совершенно необъяснимыми с точки зрения классической физики?
Глава 2
РАДИОХИМИЯ, СОЛНЦЕ И НЕЙТРИНО
2.1. Опять немного истории
В этой главе мы познакомимся с экспериментами, в которых ученым удалось извлечь из большого объема вещества ничтожные количества радиоактивного изотопа. В опытах использовались химические и физические методы разделения и история их насчитывает уже более восьмидесяти лет. Пионерами в этой области были Мария и Пьер Кюри. Как уже знает читатель, они сумели извлечь радий из отходов урановой руды — десятую долю грамма из нескольких тонн породы. Они же первые ввели в практику радиометрический контроль за тем, насколько хорошо и полно происходило зто извлечение. Исследователи использовали то, что с увеличением концентрации радия в препаратах увеличивалась радиоактивность. В качестве детектора применялся заряженный электрометр — чем больше был ток разрядки, тем сильнее была ионизация воздуха и, следовательно, больше радия в пробе.
103
Рассказывая об этих ученых, невозможно не сказать о том, что их работа, продолжавшаяся четыре года, навсегда останется в истории физики примером самоотверженного и бескорыстного труда. Пьер и Мария Кюри преодолевали трудности, связанные не только с разработкой методов извлечения неизвестного до сих пор элемента, да еще содержащегося в исходном материале в столь ничтожных количествах, но и с отсутствием необходимых материальных средств, помещения, помощников. Оказалось, что в просвещенной европейской стране никому нет дела до этих опытов, и все расходы оплачивали сами Кюри из своих скудных сбережений. На просьбы о предоставлении хоть какой-нибудь лаборатории было отказано и работа велась в старом полуразвалившемся сарае. Мария Кюри писала в своих воспоминаниях; «Это был барак из досок с асфальтовым полом и стеклянной крышей, недостаточно защищавшей от дождя, без всяких приспособлений; в нем были только старые деревянные столы, чугунная печь, не дававшая достаточно тепла, и классная доска, которой так любил пользоваться Пьер Кюри». Иногда с утра и до позднего вечера Мария Кюри (взявшая на себя наиболее тяжелые операции извлечения) производила обработку первичного материала, окруженная клубами едких газов. Она переработала так восемь тонн урановой смоляной руды. А ведь имена супругов Кюри были достаточно известны среди французских ученых.
Не удивительно, что в книге, посвященной своим родителям, Ева Кюри с горечью вспоминает по этому поводу слова: «Республике не нужны ученые». Они были произнесены за столетие до описываемых событий и сопровождали смертный приговор одному из основателей современной химии — Антуану Лавуазье.
Уже в первый год работы Кюри обнаружили, что в урановой руде содержатся два новых радиоактивных элемента — полоний и радий, а к 1902 г. выделили чистый радий и затем определили его атомный вес А = 225. Так было положено начало методам извлечения и разделения радиоактивных препаратов. Методы начинают быстро развиваться.
Эстафету приняли Ирэн Кюри (дочь Марии и Пьера Кюри) и ее муж Фредерик Жолио (после нескольких лет совместной работы они стали подписываться одной фамилией — Жолио-Кюри). Об их выступлении на VII Соль-
104-
веевском конгрессе и об открытии искусственной радиоактивности мы тоже упоминали. Теперь расскажем об этом более подробно.
Супруги Жолио проводили эксперименты с полонием. Они хотели исследовать его бета-излучение и, чтобы поглотить мешающие им а-частицы, поставили между источником и детектором алюминиевую фольгу. Альфа-частицы полностью поглотились алюминием, но теперь детектор регистрировал не только электроны, но и позитроны, которых полоний не излучал.
Об этом было доложено на Сольвеевском конгрессе. В дальнейших исследованиях обнаружилось, что если умести истсчник полония, то фольга еще некоторое время испускает позитроны. И тогда супруги Жолио-Кюри сделали смелый вывод: а-частицы, бомбардирующие ядра, выбивают из них нейтроны, а сами поглощаются. В результате образуется новый радиоактивный изстоп фосфор-30. Он затем распадается, излучая позитроны. Реакция эта выглядит следующим образом: сначала
