Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
па — А
A =
2л«‘рЛГ Zomc2
(2)
Здесь е — заряд электрона, т — его масса., р — плотность жидкости, N — число Авогадро, Z0 — число электронов молекулы жидкости, Z — заряд частицы, ц — мол. вес, S — энергия б-электрона, способного создать зародыш одного пузырька. Электроны больших энергий, удаляясь от траектории частицы и выбивая б-электропы, образуют след из цепочки пузырьков (рис. 2, 3). Электроны малых энергий не создадут пузырьков критич. размера; мии. энергия требующаяся для создания зародыша пузырька критич. размера в
В точке А р + р 4я++ 4 я
В точке В 7I+ + р -»¦ Tl+ + P + Tl++ Tt
Рис. 2. Фотографии следов частиц, полученные на водородной камере ОИЯИ «Людмила»; H — 2,6 Тл; облучение антипротонами 22,4 ГЭВ/ с на ускорителе ИФВЭ. В точке А происходит аннигиляция р + ЇГ -> 4л+ -+¦ 4я-. Быстрый я + взаимодействует вторично в точке В-. я+ -{-р-*р + я+-|- Jl+ +я , по пути образуя в точке Б энергичный б-электрон; я+, образовавшийся в точке В, закручиваясь магн. полем в спираль, тормозится до остановки и распадается по схеме я+ -*• Ji+ + е+..
пропане, равна 390 эВ, в водороде — 165 эВ. При этом в пропане ns = 100 см-1, в водороде — 56 см-1. В большинстве экспериментов получают на 1 см трека 15 пузырьков. Это означает, что п ^ пе, т. е. что ие каждый б-электрон, способный создать зародышевый пузырёк, создаёт его и что ие каждый зародыш вырастает до размеров пузырька, видимого при обычном фотографировании. В процессе формирования и роста пузырьков происходит нх «схлопываиие» увеличивающимся из-за закипания давлением, а также слияние
178
Рис. 3. Фотографии следов частиц, полученные на пропановой камере (ОИЯИ); H — 1,55 Тл- облучение релятивистскими ядрами на синхрофазотроне (ОИЯИ). Ядро wNe с импульсом 92,4 ГэВ/c в точке А взаимодействуете мишенью из Ta (тёмные поперечные полоски-пластины Ta), образуя св. 50 заряженных частиц. Плотные следы принадлежат останавливающимся протонам. Излучаемый v-квант (от А до Б) в точке Б конвертирует в е- — е+-пару; в точке В излучается v к в ант, давший в точке Г комптоновский электрон.
близлежащих пузырьков. Фотографирование прецизионной оптикой нли голографич. метод регистрации (см. Голография) на ранней стадии формирования пузырьков даёт ге, близкие к пе . Плотность пузырьков растёт с увеличением Г и Др, т, к. при этом для образования зародышей требуется меньшая энергия б-элект-роиов.
Рабочие жидкости. Наиб, широкое применение получили: жидкие водород, дейтерий, гелий и смесь водорода с неоном (криогенные П. к.); пропан, фреоиы, ксенон и их смеси (тяжеложидкостные П. к.). Для изучения взаимодействий с протонами применяется жидкий водород (рис. 2), с нейтронами — дейтерий. Для изучения процессов, сопровождающихся образованием электронио-фотонных ливней, удобны Xe, пропан и др. тяжёлые жидкости (рис. 3). Смесь водорода с Ne — также хороший детектор Y-KBaHT0B (см* Гамма-излучение). Нек-рые характеристики рабочих жидкостей даны в табл.
Характеристики жидкостей, наиболее часто используемых в пузырьковых камерах
Жид- кость Г, "С Pm, атм р,"г/см* Радиационная длина X0l см Вероятность конверсии Y-квантов с /V500 МэВ на длине 50 CM, %
H1 -246 4,7 0,06 1047 4,6
с,н. во 21,5 0,43 108 36
CF»Br 30 IS I,5 11,8 99
Xe -19 26 2,3 3,5 100
Измерении импульсов н определение знака заряда быстрых частиц осуществляются по кривизне траектории в пост. магн. поле H (рис. 2, 3). Радиус кривизны R определяется соотношением
P=
ЗООНЙ
COS0
(3)
Здесь р — импульс частицы в МэВ/c; H — маги, поле, в Tл; 0 — угол между направлением импульса р и плоскостью, перпендикулярной H (угол погружения).
При движении в жидкости частица испытывает многократное кулоиовское рассеяние и торможение (потерк энергии иа ионизацию), что искажает её траекторию (при больших авергиях, когда {3—*1, иоиизац. потерями можно пренебречь). Ошибка в определении импульса из-за кулоиовского рассеяния тем больше, чем меньше радиац. длина х0:
5 7 • I Qa
<Ар/р)кул = PhVT^" 1 И ® СМ'
В тяжёлых жидкостях х0 мало (табл.) и кулоновское рассеяние существеиио;
(-5-)-1 (-T-L+I-T-L]4 *
Поэтому кссионовые П. к. работают без маги, поля (рис. 4). Потери на ионизацию и выбивание электронов уменьшают импульс, в результате след заряж. частицы скручивается в спираль (рис. 2). Импульсы малоэиергичных, останавливающихся частиц определяют по длине пробега (следы протонов иа рис. 3), что даёт более высокую точность.
Особенности криогенных н тяжеложидкостных пузырьковых камер ироявляются в их конструкциях и системах освещения. В криогенных П. к. расширение осуществляется поршнем, к-рый находится в контакте с рабочей жидкостью. Для передачи давления от тёп^ лой к холодной части П. к. служат штоки из материала с малой теплопроводностью (нержавеющая сталь)-В тяжеложидкостных П. к. применяются гибкие мемб-
Ріс. 4. Схематическое изображение криогенной пузырьковой камеры: 1 — входное окно для пучка частиц; 2 — поршень расширителя; 3 — фотокамеры, объективы которых окружены кольцевыми имцульсньщи лампами; 4 — поверхности, покрытые «скотчлайтом»; S — сверхпроводящий магнит и криостат; в — лазерный пучок; 7 — окно вакуумного кожуха; S — окно в корпусе камеры и расширяющая линза; 9 — освещаемый конус; 10 — голографическая фотокамера; и — голографическая фотоплёнка; 12 — опорпый пучок лазера.