§ 59 Экспериментальные методы исследования частиц
Изучение строения атомных ядер и элементарных частиц потребовало создания особых приборов, способных фиксировать движение быстрых частиц и их взаимодействие с веществом.
Счётчик Гейгера
Одним из первых таких устройств стал счётчик Гейгера, разработанный в 1908 году. Он представляет собой металлический цилиндр, внутри которого натянута тонкая проволока; пространство заполнено разреженным газом. Когда через прибор проходит заряженная частица, она ионизует молекулы газа, вызывая лавинообразный рост числа ионов и электронов. Возникает короткий электрический импульс, который регистрируется прибором.
Счётчик Гейгера позволяет определить сам факт прохождения частицы, но не показывает её траекторию.
Камера Вильсона
Чтобы наблюдать путь частиц, в 1912 году Чарлз Вильсон создал камера Вильсона — прибор, в котором насыщенные пары воды или спирта конденсируются на ионах, оставляемых пролетающей частицей. В результате образуется видимый след (трек).
Если поместить камеру в магнитное поле, по кривизне трека можно судить о заряде, массе и энергии частицы. Эта установка стала одним из важнейших инструментов ранней ядерной физики.
Пузырьковая камера
В 1952 году был разработан другой тип детектора — пузырьковая камера. В ней используется перегретая жидкость, в которой частица создаёт цепочку мельчайших пузырьков пара. Эти пузырьковые следы хорошо видны и могут быть сфотографированы с высокой точностью.
Пузырьковая камера позволила наблюдать сложные взаимодействия элементарных частиц и проводить детальный анализ их поведения.
Эти методы стали фундаментом экспериментальных исследований в ядерной физике и сыграли ключевую роль в открытии множества элементарных частиц.