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Formas de control y registro de las partículas cargadas

A principios del siglo XX. se han desarrollado métodos de investigación el fenómeno de la física atómica y crearon aparatos, que han permitido no sólo para saber las principales preguntas de la estructura de los átomos, pero y observar la transformación de los elementos químicos.

La dificultad de la creación de tales instrumentos era, que los utilizados en los experimentos de partículas cargadas son ионизированные los átomos de algunos elementos o, por ejemplo, los electrones, y el aparato debe registrar el impacto en él, solamente una partícula o hacer visible la trayectoria de su movimiento.

Como uno de los primeros y más simples instrumentos para el registro de las partículas se ha utilizado la pantalla, cubierto de люминесцирующим composición. En aquel punto de la pantalla, donde cae la partícula con suficiente energía, se produce el flash — centelleo (del latín "сцинтилляцио" — chispa, el flash).

La primera unidad básica para el registro de las partículas fue inventado en 1908 g. G. Гейгером. Después de, como este dispositivo se ha mejorado En. Müller, él podía contar el número de implicados en él las partículas. La acción del contador de geiger — müller, y se basa en el hecho, que volando a través de un gas de partículas cargadas ионизируют se encuentran en su camino, y los átomos de un gas: una partícula cargada negativamente, la traducción literal de electrones, supera a la de los átomos, y una partícula cargada positivamente atrae a los electrones y arranca de los átomos.

El contador se compone de un cilindro metálico hueco, diámetro de alrededor de 3 cm (figura. 37.1), con la ventana de delgadas de vidrio o de aluminio. Sobre las ecm del cilindro pasa aislado de las paredes de hilo metálico. El cilindro (la cámara) rellena los dispersa con gas, por ejemplo, argón. Entre las paredes del cilindro y el hilo se crea una tensión del orden de 1500 En, insuficiente para la formación de auto-descarga. El hilo está conectada a tierra a través de una gran resistencia R. Cuando se inyecta en la cámara de partículas de gran energía, se produce la ionización de los átomos de gas en el camino de la partícula, y entre las paredes y el hilo dental se produce la descarga. Corriente de descarga crea una gran caída de tensión en la resistencia R, y la tensión entre el hilo y la pared se reduce enormemente. Por lo tanto, descarga rápidamente se detiene. Después de la interrupción de la corriente de toda la tensión de nuevo se concentra entre las paredes de la cámara y el hilo dental, y el contador preparado para el registro de una nueva partícula. La tensión de la resistencia R se sirve en la entrada del amplificador de la lámpara, en anódica circuito que se activa el mecanismo de contabilidad.

La capacidad de las partículas de gran energía ionizar los átomos de un gas se utilizan y en uno de los más maravillosos instrumentos de la física moderna en la cámara de wilson. En 1911 g. el científico inglés H. Wilson construyó el aparato, con el que se puede ver y fotografiar la trayectoria de las partículas cargadas.

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La Cámara De Wilson (figura. 37.2) consta de un cilindro con el pistón; la parte superior del cilindro está hecho de un material transparente. En la cámara se introduce una pequeña cantidad de agua o de alcohol, y dentro de ella se forma la mezcla de vapor y aire. El rápido descenso del pistón de la mezcla de адиабатически se expande y se enfría, por tanto, el aire en la cámara resulta пересыщенным pares.

Si el aire limpio de partículas de polvo, es la transformación del exceso de vapor de un líquido es difícil por la falta de centros de condensación. Sin embargo, los centros de condensación pueden servir y jonás. Por lo tanto,, si a través de la cámara vuela en este momento de una partícula cargada, radiación ionizante en su camino las moléculas de aire, en la cadena de iones se produce la condensación de los vapores y la trayectoria de movimiento de las partículas dentro de la cámara resulta indicada en el hilo de la niebla, t. e. se hace visible. El movimiento térmico de aire rápidamente diluyen el hilo de la niebla, y de las trayectorias de las partículas son visibles claramente sólo alrededor de 0,1 con, que, sin embargo,, suficiente para la toma de fotografías.

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Tipo de trayectoria en la fotografía a menudo permite juzgar acerca de la naturaleza de las partículas y su cantidad de energía. Así, las partículas alfa dejan relativamente grueso sólido huella, los protones — el más delgado, mientras que los electrones — rayado huella. Una de las fotos de partículas alfa en la cámara de wilson se muestra en la figura. 37.3.

Para preparar la cámara a la acción y limpiar los restantes iones, dentro de ella se crea un campo eléctrico, притягивающее a los electrodos de iones, donde se neutralizan.

Como se mencionó anteriormente, en la cámara de wilson para obtener trazas de partículas se utiliza la condensación пересыщенного de vapor, t. e. se transforma en un líquido. Para este propósito, puede utilizar la inversa el fenómeno de la, t. e. la transformación del líquido en vapor. Si el líquido de celebrar cerrado el recipiente con el pistón y émbolo crear un aumento de la presión, a continuación, brusco movimiento del pistón de reducir la presión en el líquido, cuando la temperatura adecuada de líquido puede ser recalentado estado. Si a través de ese tipo de líquido pase una partícula cargada, a lo largo de su trayectoria el líquido comienza a hervir, debido a que se han formado en el líquido de los iones son centros de vaporización. Cuando esta trayectoria de las partículas se observa la cadena de burbujas de vapor, t. e. se hace visible. En este principio se basa la acción de la cámara de burbujas.

Durante el estudio de las huellas de las partículas de gran energía de la cámara de burbujas más conveniente de la cámara de wilson, así como al movimiento en el líquido de la partícula pierde mucha más energía de la, que en gaza. En muchos casos, permite de forma mucho más precisa para determinar la dirección de movimiento de una partícula y su energía. En la actualidad, existen burbujas de la cámara con un diámetro de alrededor de 2 m. Se llenan con líquido de hidrógeno. Las huellas de las partículas en el líquido hidrógeno se obtienen muy claro.

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Para el registro de las partículas y obtener sus huellas también sirve como método de толстослойных фотопластинок. Está basado en el hecho, que volando a través de la фотоэмульсию las partículas actúan en los granos de bromuro de plata, por lo tanto, dejaron el rastro de partículas después de la manifestación de las placas fotográficas se hace visible (figura. 37.4) y se puede explorar con la ayuda de un microscopio. Para que la pista era bastante largo, se utilizan gruesas capas de emulsión fotográfica.

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