Nézze meg, mi az "elemi részecskedetektor" más szótárakban. Részecskedetektorok

2.1. gázkisülés-érzékelők. Geiger-Trost számlálók, arányos számlálók, ionizációs kamrák. szcintillációs számlálók.

2.2. Cserenkov ellenkezik. félvezető számlálók.

2.3. Pályadetektorok filminformációkkal. Felhőkamra, buborékkamrák, szikra- és szalagkamrák. A nukleáris fotográfiai emulziók módszere.

2.4. Film nélküli kamerák. Arányos és drift kamrák. Hodoscopos szcintillációs rendszerek és Cserenkov számlálók.

Mérési módszerek és matematikai adatfeldolgozás

3.1. Spektrometriai mérési módszerek. Mágneses spektrométerek. Spektrometriai mérési utak félvezető- és szcintillációs számlálókkal, számítógépre történő adatkimenettel. Módszerek többdimenziós spektrumok leképezésére.

3.2. Dozimetriai mérések. Megengedett sugárzási fluxusok. Védelmi módszerek.

3.3. A pályaeszközök fényképeinek automatikus feldolgozásának módszerei. Mechanikai-optikai és elektronikus letapogató rendszerek számítógépre történő adatkimenettel.

3.4. Fizikai telepítések automatikus adatkimenettel a számítógépre. Tárolóeszközök típusai. Különböző osztályú számítógépek használata információk fogadására, előzetes feldolgozására és felhalmozására, valamint ellenőrzésre és kezelésre.

A kísérleti adatok feldolgozásának módszerei

4.1. A matematikai statisztika alapfogalmai. Statisztikai becslések elmélete és hipotézisek tesztelése. Maximális valószínűség módszere. Kísérleti tervezés.

4.2. Fizikai eredmények feldolgozására és elemzésére szolgáló matematikai programrendszerek. Részecskenyalábok geometriai rekonstrukciója. Egy bizonyos eseményosztály felismerési rendszere. A fizikai eredmények elemzése.

VIII. Alapinformációk
a kísérleti magfizikában

Az elemi részecskék alapvető tulajdonságai

1.1. Töltött részecskék mozgása elektromos és mágneses térben; mozgásegyenletek.

1.2. Töltött részecskék kölcsönhatása anyaggal. Ionizációs veszteségek és a nehéz töltésű részecskék köre; a béta részecskék anyagon való áthaladása. Semleges részecskék kölcsönhatása anyaggal.

1.3. Elemi részecskék és magok. A magok főbb jellemzői. A részecskék fizikai tulajdonságai: töltések, tömeg, spin, paritás, izospin. A részecskék élettartama.

Elemi részecskék regisztrálásának módszerei

2.1. Módszerek töltött és semleges részecskék regisztrálására.

2.2. Gáztöltésű mérőórák és típusaik. ionizációs kamrák. Gázzal töltött kamrák optikai információ-visszakeresési módszerrel. Szikra- és szalagkamrák.

2.3. Gáztöltött kamrák elektronikus információkeresési módszerekkel. Többhuzalos szikra, arányos és drift kamrák.

2.4. Szcintillációs és Cserenkov detektorok. Fénysokszorozók.

2.5. Félvezető detektorok. Pozícióérzékeny
detektorok.

2.6. Részecskék regisztrálása buborékkamrák segítségével.

Mérési eredmények statisztikai feldolgozása

3.1. A valószínűségelmélet alapjai. Véletlen változók. A valószínűségi változók alapvető eloszlási törvényei: Poisson-binomiális eloszlás, Gauss-eloszlás.

3.2. A mérési hibák elméletének alapjai.

3.3. A rögzítési rendszerek hibás számításainak elméletének alapjai.

IX. Általános rádióelektronika és számítástechnika
(a tudomány műszaki ága szerint)

Elektromos áramkörök és áramkörök számítási módszerei

1.1. Lineáris elektromos áramkörök elemzése. egyenértékű sémák. Kirchhoff törvényei, ekvivalens generátortétel, csomóponti potenciál módszer, hurokáram módszer. Négypólusok.

1.2. Elektromos jelek elemzése. Delta funkció és lépés funkció. Fourier transzformáció.

1.3. Jelek továbbítása lineáris rendszereken keresztül. Elektromos áramkörök folyamatait leíró differenciálegyenletek. Lineáris rendszer impulzusválasza. Szuperpozíciós integrál. Képlet összecsukása. Átviteli funkció. Átmeneti folyamatok hosszú láncokban.

1.4. A műveleti számítás alapjai. Laplace transzformáció.

1.5. A logika algebrájának alapjai. Logikai elektronikus áramkörök felépítése.

Félvezetők

2.1.Félvezető eszközök működési elvei. Besorolásuk.

2.2. félvezető diódák. A működés elve, a főbb jellemzők, paraméterek és üzemmódok. Diódák típusai: impulzusdiódák, töltéstároló diódák, alagútdiódák, zener diódák, fénykibocsátó diódák stb. Alkalmazási példák.

2.3. bipoláris tranzisztorok. A működés elve, a főbb jellemzők, paraméterek és üzemmódok. Kapcsolóáramkörök, egyenértékű áramkörök, működés lineáris és kulcsos üzemmódban. A triódák típusai. Példák alkalmazásukra.

2.4. Mezőhatás tranzisztorok. A működés elve, a térhatású tranzisztorok típusai. Főbb jellemzők, paraméterek és működési módok. Alkalmazási példák.

2.5. Más típusú félvezető eszközök: dinisztor, tirisztor, unijunkciós tranzisztor stb. Főbb jellemzőik és paramétereik. Alkalmazási példák.

integrált áramkörök

3.1. Hibrid és monolit integrált áramkörök. Bipoláris és MIS tranzisztorokra épülő monolit integrált áramkörök, jellemzőik. Különböző típusú integrált áramkörök gyártási technológiája.

3.2. Analóg integrált áramkörök: differenciál- és műveleti erősítők, feszültségszabályozók, kód-analóg és analóg-kód átalakítók. Főbb paramétereik, alkalmazási példák.

3.3. Logikai integrált áramkörök. Osztályozásuk áramkör-tervezés szerint. Fő paraméterek. Áramköri sebesség. Logikai elemek rendszere. Trigger típusok. Alkalmazási példák.

3.4. Integrált áramkörök közepes integráltsággal: számlálók, regiszterek, kapcsolók, dekóderek, összeadók stb.

3.5. Integrált áramkörök magas fokú integrációval: komplex logikai eszközök, memóriaeszközök, mikroprocesszorok stb. Az integráció fokának további növelésének módjai.

ch. XXIII. megismerkedtünk a mikrorészecskék kimutatására használt eszközökkel - felhőkamra, szcintillációs számláló, gázkisülési számláló. Bár ezeket a detektorokat elemi részecskék tanulmányozására használják, nem mindig kényelmesek. Az a tény, hogy a legérdekesebb kölcsönhatási folyamatok, amelyeket az elemi részecskék kölcsönös átalakulása kísér, nagyon ritkán fordul elő. Egy részecskének sok nukleonnal vagy elektronnal kell találkoznia útközben ahhoz, hogy érdekes ütközés történjen. A gyakorlatban több tíz centiméterben - méterben mért úton kell átmennie sűrű anyagban (ilyen úton egy több milliárd elektronvolt energiájú töltött részecske energiájának csak egy részét veszíti el az ionizáció miatt).

Egy felhőkamrában vagy egy gázkisülési számlálóban azonban az érzékeny réteg (a sűrű anyag szempontjából) rendkívül vékony. Ezzel kapcsolatban néhány egyéb módszert is alkalmaztak a részecskék kimutatására.

A fényképezési módszer nagyon eredményesnek bizonyult. A speciális finomszemcsés fényképészeti emulziókban az emulzión áthaladó minden töltött részecske nyomot hagy, amelyet a lemez előhívása után mikroszkóp alatt fekete szemcsék láncaként detektálunk. A részecskék által a fényképészeti emulzióban hagyott nyomok természete alapján meghatározható a részecske természete - töltése, tömege és energiája. A fényképezési módszer nemcsak azért kényelmes, mert vastag anyagokat lehet használni, hanem azért is, mert a fényképező lemezben a felhőkamrával ellentétben a töltött részecskék nyomai nem tűnnek el egyhamar a részecske áthaladása után. A ritka események tanulmányozása során a lemezek hosszú ideig ki vannak téve; ez különösen hasznos a kozmikus sugárzás vizsgálatánál. A fényképes emulzióban rögzített ritka események példái a fenti ábrán láthatók. 414, 415; ábra különösen érdekes. 418.

Egy másik figyelemre méltó módszer a túlhevített folyadékok tulajdonságainak felhasználásán alapul (lásd I. kötet, 299. §). Ha egy nagyon tiszta folyadékot a forráspont feletti hőmérsékletre melegítünk, akkor a folyadék nem forr fel, mivel a felületi feszültség megakadályozza a gőzbuborékok képződését. Donald Glaeser (szül. 1926) amerikai fizikus 1952-ben megjegyezte, hogy a túlhevített folyadék azonnal felforr, ha kellően intenzíven besugározzák; a folyadékban -sugárzás hatására létrejövő gyors elektronok nyomaiban felszabaduló többletenergia biztosítja a feltételeket a buborékok kialakulásához.

Erre a jelenségre alapozva fejlesztette ki Glaeser az úgynevezett folyadékbuborékkamrát. A magas nyomású folyadékot a forrásponthoz közeli, de annál alacsonyabb hőmérsékletre melegítik. Ezután a nyomás, és ezzel együtt a forráspont is csökken, és a folyadék túlhevül. A folyadékot ebben a pillanatban áthaladó töltött részecske pályája mentén gőzbuborékok nyoma képződik. Megfelelő megvilágítás mellett fényképezőgéppel is rögzíthető. A buborékkamrák általában egy erős elektromágnes pólusai között helyezkednek el, a mágneses tér elhajlítja a részecskék pályáit. A részecskepálya hosszának, görbületi sugarának és a buborékok sűrűségének mérésével megállapítható a részecske jellemzői. A buborékkamrák most a tökéletesség magas szintjét értek el; például folyékony hidrogénnel töltött kamrák, amelyek érzékeny térfogata több köbméter. A buborékkamrában lévő részecskék nyomait ábrázoló fényképek példái a 1. ábrán láthatók. 416, 417, 419, 420.

Rizs. 418. Kozmikus sugarakkal besugárzott fényképészeti emulziók halmazában rögzített részecskék átalakulásai. Egy ponton egy láthatatlan, gyors semleges részecske az egyik emulziómag felhasadását okozta, és mezonokat képezett (21 sávból álló „csillag”). Az egyik mezon, a -mezon egy utat bejárva (a képen csak a nyom eleje és vége látható; a fényképen használt nagyítással a teljes nyom hossza ) megállt egy pontot és a séma szerint lecsengett . -mezon, melynek nyoma lefelé irányul, a pontban megfogta a mag, ami annak felhasadását okozta. A felhasadás egyik töredéke a mag volt, amely a bomlás következtében magmá alakult, és azonnal szétesett két, egymással ellentétes irányba repülő részecskére - a képen „kalapácsot” alkotnak. -mezon, miután megállt, -müonná (és neutrínóvá) változott (pont). A -muon nyom vége az ábra jobb felső sarkában látható; látható a bomlás során keletkezett pozitron nyoma.

Rizs. 419. -hiperonok kialakulása és bomlása. Hidrogénbuborék-kamrában mágneses térben és antiprotonokkal besugározva a reakció . A nyomvonal végpontján történt (lásd az ábra tetején lévő diagramot). A semleges lambda és anti-lambda hiperonok, amelyek rövid távolságot repültek nyom nélkül, a sémák szerint bomlanak le. Az antiproton a protonnal együtt megsemmisül, két és két -mezon-kvantumot képezve a protonon; a proton nem ad látható nyomot, mivel a nagy tömeg miatt nem kap elegendő energiát a kvantummal való kölcsönhatás során

Rizs. 419. -hiperonok kialakulása és bomlása. Hidrogénbuborék-kamrában mágneses térben és antiprotonokkal besugározva a reakció . A nyomvonal végpontján történt (lásd az ábra tetején lévő diagramot). A semleges lambda és anti-lambda hiperonok, amelyek rövid távolságot repültek nyom nélkül, a sémák szerint bomlanak le. Az antiproton egy protonnal megsemmisül, két és két mezont hozva létre

Az űrből származó elemi részecskék tízezrei repülnek át testünkön másodpercenként - müonok, elektronok, neutrínók és így tovább. Nem érezzük és nem látjuk őket, de ez nem jelenti azt, hogy nem léteznek. Ez nem jelenti azt, hogy nem lehet javítani. Az olvasóknak ajánljuk N+1 saját kezűleg összeszerelni egy olyan eszközt, amely lehetővé teszi, hogy "láthassa" ezt a folyamatos kozmikus esőt.

Az „igazi” részecskedetektorok, például a Nagy Hadronütköztetőben lévők, dollármilliókba kerülnek, és több száz tonnát nyomnak, de igyekszünk jóval szerényebb költségvetéssel beérni.

Szükségünk lesz:

szárazjég (körülbelül 80 rubel kilogrammonként, tanácsos még 300 rubelért habműanyag termikus tartályt vásárolni - különben minden, amit vásárolt, túl gyorsan elpárolog). Nem kell sok szárazjég, elég egy kilogramm is;
izopropil-alkohol (ára 370 rubel / 0,5 liter, rádióberendezések üzleteiben értékesítik);
egy darab filc (varróműhely, körülbelül 150 rubel);
ragasztó a filcnek a tartály aljára való ragasztásához ("Moment", 150 rubel);
átlátszó tartály, például műanyag akvárium fedővel (1,5 ezer rubelért vettünk egy kemény műanyag élelmiszertartályt);
szárazjég állvány, lehet fényképes küvetta (a szerkesztőség konyhájában található);
zseblámpa.

Tehát kezdjük. Először egy darab filcet kell ragasztani a tartály aljára, és várjon néhány órát, amíg a ragasztó megszárad. Ezt követően a filcet izopropil-alkoholba kell áztatni (ügyeljen arra, hogy az alkohol ne kerüljön a szemébe!). Kívánatos, hogy a filc teljesen telített legyen alkohollal, amelynek maradékát ezután le kell engedni. Ezután öntsön szárazjeget a küvetta aljára, zárja le az edényt fedéllel, és tegye szárazjégbe fedéllel lefelé. Most meg kell várnia, amíg a kamrában lévő levegő alkoholgőzzel telítődik.

A felhőkamra (más néven "ködkamra") működési elve az, hogy már nagyon gyenge ütés hatására is lecsapódik a telített alkoholgőz. Ennek eredményeként még a kozmikus részecskék becsapódása is a gőz lecsapódását idézi elő, és a kamrában mikroszkopikus cseppekből álló láncok - pályák - képződnek.

A kísérletet megtekintheti videónkban:

Néhány megjegyzés a tapasztalatból: ne vásároljon túl sok szárazjeget - kevesebb mint egy nap alatt teljesen elpárolog még a termikus tartályukban is, és nem valószínű, hogy ipari hűtőszekrényt talál. Szükséges, hogy az átlátszó tartály fedele fekete legyen, például alulról fekete üveggel zárhatja le. A zeneszámok jobban láthatóak lesznek fekete háttéren. Pontosan meg kell nézni a tartály alját, ahol jellegzetes, szitáló esőhöz hasonló köd képződik. Ebben a ködben jelennek meg a részecskenyomok.

Milyen számok láthatók:

Symmetry Magazin

Ezek nem kozmikus részecskék. A rövid és vastag nyomok a radioaktív radon gáz atomjai által kibocsátott alfa-részecskék nyomai, amelyek folyamatosan szivárognak a Föld beléből (és felhalmozódnak a nem szellőző helyiségekben).

Symmetry Magazin

Hosszú, keskeny nyomokat hagynak a müonok, az elektronok nehéz (és rövid életű) rokonai. Bőségesen keletkeznek a felső atmoszférában, amikor a nagy energiájú részecskék atomokkal ütköznek, és teljes részecskezáporokat, többnyire müonokat hoznak létre.

Elemi részecskedetektor, ionizáló sugárzás detektor a kísérleti részecskefizikában nagy energiájú elemi részecskék, például kozmikus sugarak vagy magbomlásban vagy gyorsítókban keletkező részecskék kimutatására és paramétereinek mérésére szolgáló eszköz.

Főbb típusok [ | ]

Elavult

Sugárvédelmi érzékelők

Magfizikai és elemi részecskefizikai detektorok

Hodoszkópos kamerák
Számlálók
Nyom detektorok
Tömegelemzők

Detektorok ütközőnyaláb kísérletekhez[ | ]

Az elemi részecskefizikában a "detektor" fogalma nemcsak a részecskék érzékelésére szolgáló különféle típusú érzékelőkre vonatkozik, hanem az ezek alapján létrehozott nagy létesítményekre is, amelyek magukban foglalják a teljesítményük fenntartását szolgáló infrastruktúrát (kriogén rendszerek, légkondicionáló rendszerek, tápegységek). ), elektronika leolvasáshoz és elsődleges adatfeldolgozáshoz, segédrendszerek (például szupravezető mágnestekercsek a berendezésen belüli mágneses tér létrehozásához). Az ilyen létesítményeket általában nagy nemzetközi csoportok készítik.

Mivel egy nagy létesítmény felépítése jelentős anyagi és emberi erőfeszítést igényel, a legtöbb esetben nem egy konkrét feladatra, hanem különböző mérések egész sorára használják. A gyorsítón végzett kísérletekhez a modern detektorral szemben támasztott fő követelmények a következők:

Speciális problémák esetén további követelmények is szükségesek lehetnek, például a CP-sértést B-mezonrendszerben mérő kísérleteknél fontos szerepet játszik a nyaláb kölcsönhatási tartományában a koordináta felbontás.

Egy többrétegű univerzális detektor szimbolikus ábrázolása ütközőnyalábgyorsítóhoz.

E feltételek teljesítésének szükségessége az univerzális többrétegű detektor mai tipikus rendszeréhez vezet. Az angol nyelvű szakirodalomban egy ilyen sémát általában hagymaszerű szerkezettel hasonlítanak össze. A középponttól (nyaláb kölcsönhatási tartomány) a perifériáig az ütköző sugárgyorsító tipikus detektora a következő rendszerekből áll:

pályarendszer[ | ]

A nyomkövető rendszert úgy tervezték, hogy rögzítse a töltött részecske áthaladásának pályáját: a kölcsönhatási régió koordinátáit, az indulási szögeket. A legtöbb detektorban a nyomkövető rendszer mágneses mezőbe van helyezve, ami a töltött részecskék pályáinak görbületéhez vezet, és lehetővé teszi lendületük és töltésjelük meghatározását.

A pályarendszer általában félvezető- vagy szilíciumdetektorokon alapul.

Azonosító rendszer[ | ]

Az azonosító rendszer lehetővé teszi a különböző típusú töltött részecskék egymástól való elkülönítését. Az azonosító rendszerek működési elve leggyakrabban abból áll, hogy a részecske sebességét háromféle módon mérik:

Ez a pályarendszerben lévő részecske impulzusmérésével együtt információt ad a részecske tömegéről, következésképpen a részecske típusáról.

Hőmennyiségmérő [ | ]

Működő vagy építés alatt álló ütközőnyaláb-gyorsító érzékelők listája[ | ]

Alkalmazások[ | ]

Az elemi részecske detektorokat a tudományos kísérletek mellett alkalmazott feladatokban is alkalmazzák - az orvostudományban (kis sugárdózisú röntgengépek,