Eksperimentalne metode za proučevanje delcev: tabela

V tem prispevku bomo pomagali pri pripravi lekcij v fiziki (9. razred). Eksperimentalne metode za proučevanje delcev niso navadna tema, temveč zelo zanimiv in vznemirljiv izlet v svet molekularne jedrske znanosti. Da bi dosegli to raven napredka, je civilizacija to lahko storila v zadnjem času, znanstveniki pa še vedno trdijo, ali je takšno znanje v resnici pomembno za človeštvo? Konec koncev, če lahko ljudje ponovijo proces atomske eksplozije, ki je pripeljala do nastanka vesolja, potem morda ne bo samo naš planet, temveč celoten Cosmos propadel.

Katere vrste delcev govorijo in zakaj bi jih morali preiskati?

Del odgovorov na ta vprašanja zagotavlja fizika. Eksperimentalne metode proučevanja delcev so način, da vidimo, kaj je nedostopno za ljudi, tudi pri uporabi najmočnejših mikroskopov. Toda o vsem, kar je v redu.

Elementarni delec je kumulativni izraz, s katerim mislimo na delce, ki jih ni več mogoče razdeliti na manjše koščke. Skupaj so fiziki odkrili več kot 350 elementarnih delcev. Najbolj smo navajeni, da zaslišujemo protone, nevrone, elektrone, fotone, kvarke. To so ti temeljni delci.

Značilnosti elementarnih delcev

Vsi najmanjši delci imajo enako lastnost: se jih lahko pod vplivom lastnega učinka medsebojno preoblikuje. Nekateri imajo močne elektromagnetne lastnosti, druge šibke gravitacijske. Za vse elementarne delce pa so značilni naslednji parametri:

• Teža.
• Spin je pravi kotni moment.
• Električni naboj.
• Čas življenja.
• Pariteti.
• Magnetni moment.
• Baryon polnjenje.
• Leptonski naboj.

Kratek izlet v teorijo strukture snovi

Vsaka snov je sestavljena iz atomov, ki imajo nato jedro in elektron. Elektroni, kot so planeti v solarnem sistemu, se gibljejo po jedru vsakega v svoji osi. Razdalja med njimi je zelo velika, v atomski lestvici. Jedro sestavljajo protoni in nevroni, povezava med njimi je tako močna, da jih je nemogoče ločiti na znan način znanosti. To je bistvo eksperimentalnih metod za proučevanje delcev (na kratko).

Težko nam je, da si predstavljamo, vendar jedrske komunikacije presegajo vse sile, ki so na milijonih zemlje znane. Vemo elektromagnetna interakcija, kemična, jedrska eksplozija. Toda kaj ohranja proton in nevron skupaj je nekaj drugega. Morda je to ključ do razkrivanja skrivnosti izvora vesolja. Zato je tako pomembno preučiti eksperimentalne metode študija delcev.

Številni poskusi so znanstvenike spodbudili, da mislijo, da nevroni sestavljajo še manjše enote in jih imenujejo kvarki. Kaj je znotraj njih še ni znano. Ampak kvarki so neločljive enote. To pomeni, da nobenega načina ni mogoče izbrati. Če znanstveniki uporabljajo eksperimentalno metodo za proučevanje delcev, da bi izločili en kvark, potem ne glede na to, koliko poskusov naredijo, se vsaj dva kvarka vedno dodelita. To še enkrat potrjuje nedotakljivo moč jedrskega potenciala.

Katere metode obstajajo za proučevanje delcev

Prehodimo neposredno na eksperimentalne metode preučevanja delcev (preglednica 1).

Očitno so eksperimentalne metode študij delcev (tabela 1) zelo različne narave interakcije. Nekatere teorije so že zastarele in jih je moderna tehnologija izboljšala. Vsaka od metod obravnava bolj podrobno.

Eksperimentalne metode za proučevanje delcev. Geiger števec

Ta naprava je bil pravi preboj v začetku 20. stoletja. Vendar pomaga pri preučevanju le elektronov.

To je kovinski valj z negativnim nabojem. Os tanka žica s pozitivnim nabojem se raztegne vzdolž njegove površine. Naprava je priključena na omrežje z zelo visoko napetostjo - približno 1000 V, zaradi česar je v notranjosti nastalo ogromno električno polje. Zdaj je treba to obliko namestiti v zapečateno stekleno cevko, ki bo vsebovala raztopljen plin.

Ko so molekule plina ionizirane, nastane veliko število elektronov ionskih parov. Več napetosti, več je brez para, dokler ne doseže vrha in ni nobenega prostega iona. Na tej točki merilnik registrira delec.

Kamera Wilson

To je ena od prvih eksperimentalnih metod za preučevanje napolnjenih delcev in je bila izumljena pet let po štetju Geigerja - leta 1912.

Struktura je preprosta: stekleni valj, znotraj - bata. Spodaj je črna tkanina, impregnirana z vodo in alkoholom, tako da je zrak v komori nasičen s svojimi hlapi.

Bat se začne zniževati in dvigniti, kar ustvarja tlak, zaradi česar se plin ohladi. Kondenzacija se mora oblikovati, vendar ne obstaja, saj v komori ni kondenzacijskega središča (ionski ali prašni delec). Po tem se bučka dvigne, da dobimo delec - ion ali prah. Delec se začne gibati, kondenzat pa tvori vzdolž svoje poti, kar je mogoče videti. Pot, ki prehaja delec, se imenuje pot.

Pomanjkljivost te metode je premajhen obseg delcev. To je pripeljalo do nastanka bolj napredne teorije, ki temelji na napravi z bolj gostim medijem.

Bubble Chamber

Podobno načelo delovanja komore Wilson ima naslednjo eksperimentalno metodo za proučevanje delcev: Bubble komora. Samo v nasičenem plinu je v stekleni žarnici tekočina.

Osnova teorije je, da tekočina pri visokem tlaku ne more začeti vreti nad vreliščem. Toda takoj, ko se pojavi nabran delec, sledi njenemu gibanju tekočina, ki začne vreti, preide v stanje hlapov. Kapljice tega procesa določi kamera.

Metoda debeloplastnih fotoemulzij

Vrnemo se k mizi o fiziki "Eksperimentalne metode raziskovanja delcev". V njej smo skupaj s komoro oblakov Wilson in metodo mehurčkov razmišljali o metodi za snemanje delcev z debelo plastjo fotoemulzije. Poskus so najprej izvedli sovjetski fiziki L.V. Mysovski in A.P. Zhdanov leta 1928.

Ideja je zelo preprosta. Za poskuse se uporablja plošča, prekrita z gosto plastjo fotoemulzij. Ta fotoemulzija je sestavljena iz kristalov srebrovega bromida. Ko napolnjeni delec permeira kristal, ločuje elektrone od atoma, ki tvorijo skrito verigo. To je mogoče videti s prikazovanjem filma. Dobljena slika nam omogoča, da izračunamo energijo in maso delca.

Dejansko je pot zelo kratka in mikroskopsko majhna. Ampak metoda je dobra, ker se lahko prikazana slika poveča neskončno število krat, s čimer se bolje preuči.

Scintilacijska metoda

Prvič je Rutherford prvič imel leta 1911, čeprav se je ideja nekoliko zgodila, drugi znanstvenik - U. Krupe. Kljub dejstvu, da je bila razlika 8 let, je bilo v tem času potrebno izboljšati napravo.

Osnovno načelo je, da se na zaslonu, ki je prekrit s svetlobno snovjo, pri prehodu nabitega delca pojavi utrip svetlobe. Atomi snovi so navdušeni, ko so izpostavljeni delčku z močno energijo. V trenutku trka opazimo bliskavico, ki jo opazimo v mikroskopu.

Ta metoda je med fiziki zelo nepriljubljena. Ima nekaj pomanjkljivosti. Prvič, natančnost pridobljenih rezultatov je zelo odvisna od vizualne ostrine osebe. Če utripate - lahko preskočite zelo pomembno točko.

Drugič, s podaljšanim opazovanjem se oči hitro utrujajo, zato študija atomov postane nemogoča.

Sklepi

Obstaja več poskusnih metod za proučevanje nabitih delcev. Ker so atomi snovi tako majhni, da jih je težko videti tudi v najmočnejšem mikroskopu, morajo znanstveniki izvesti različne eksperimente, da bi razumeli, kaj je sredi središča. Na tej stopnji civilizacije je bila izvedena odlična pot in preučeni so bili najbolj nedostopni elementi. Morda je v njih skrivnosti vesolja.