ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ И КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ Элементарные частицы

История науки в этой области за последние десятилетия показывает, что здесь, рядом с результатами большого практического значения, получается огромное число принципиальных выводов, очень важных для дальнейшего роста других разделов физики, химии, астрономии, геологии и других наук, в том числе и философии. На путях развития учения о ядре и космических лучах открываются новые элементарные частицы вещества, становятся ясными новые физические законы, изменяются представления о Вселенной. Поэтому полная секретность работ в сказанных областях не может не принести резкого ущерба другим наукам. [c.450]

Открытие --мезонов (пионов). В послевоенные годы с новой силой возобновилось исследование элементарных частиц. В 1947 г. английский физик С. Пауэлл с сотрудниками на больших высотах над уровнем моря облучили космическими лучами ядерные фотопластинки, После проявления они обнаружили на пластинках треки заряженных мезонов с массой (200 300) /и,,. Дальнейшее более обстоятельное изучение показало, что треки принадлежат новым, неизвестным до сих пор частицам. Иа рисунке 24, а приведена схема движения н последовательного распада этой неизвестной (л ) частицы. При распаде этой частицы образуется мюон (р." ). Неизвестная частица была названа я -мезоном [c.75]

Космические лучи (КЛ) — элементарные частицы и атомные ядра высоких энергий космического происхождения. К космическим лучам также относят частицы, рожденные в атмосфере Земли первичными КЛ в результате взаимодействий с ядрами атомов воздуха. Наблюдаются КЛ с энергиями на одну частицу от 10 до 102 эВ. [c.1173]

Таким образом, все существующие типы источников элементарных частиц (и ядер) разделяются на радиоактивные препараты (первичные и вторичные частицы), ускорители (первичные, вторичные, третичные пучки и т. д.), ядерные реакторы и космические лучи. Для изучения реакций сейчас используются только ускорители и реакторы. В прикладных исследованиях широко используются радиоактивные источники. [c.468]

В курсе рассматриваются общие положения ядерной физики, законы поведения стабильных ядер, явлений радиоактивного распада и взаимодействие излучения с веществом. Эти разделы представляют основной интерес для работников различных специальностей. Автор пытался изложить их так, чтобы студенты разных профилей подготовки могли самостоятельно выбрать нужный материал, опустив то, что имеет для них второстепенное значение. Разделы, посвященные физике элементарных частиц, реакторам и космическим лучам, имеют для студентов нефизической специальности в основном общеобразовательное значение, поэтому этот материал рассмотрен менее подробно и носит больше описательный характер. [c.4]

Эксперименты были направлены на наблюдение ядерных процессов при все больших энергиях путем использования мощных ускорителей и усовершенствования методов изучения космических лучей, в составе которых имеются частицы огромной энергии вплоть до 10 эв. Так, в подтверждение теории Дирака были найдены античастицы, соответствующие известным элементарным частицам в 1955 г. — антипротон, а в 1956 г. — антинейтрон. [c.10]

Искровая камера. В последние годы, после того как было предложено подавать на электроды импульсные напряжения, во многих лабораториях успешно разрабатываются новые виды искровых счетчиков, открывающие широкие возможности их при-мерения в качестве трекового прибора в физике элементарных частиц и космических лучей. Созданы управляемые искровые счетчики, работающие в режиме импульсного питания, разрядные камеры в различных модификациях, которые быстро входят в практику физического эксперимента. [c.167]

ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ И КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ [c.233]

В настоящее время, когда интенсивно разрабатывается теория элементарных частиц, на основе которой можно будет предсказывать и объяснять их характеристики, для подтверждения высказанных гипотез и теоретических построений необходима постановка новых экспериментов, проведение которых невозможно с помощью существующей аппаратуры. Поэтому разрабатываются все более сложные установки для исследования взаимодействий при энергиях эв в космических лучах и новые ускорители, на которых можно будет производить прецизионные опыты при энергиях 10 - 10 2 эв. [c.234]

Космическими лучами принято называть совокупность потоков атомных ядер высокой энергии, в основном протонов, падающих на Землю из мирового пространства, и образуемое ими в земной атмосфере вторичное излучение, в котором встречаются все известные в настоящее время элементарные частицы. [c.279]

Использование При изучении космических лучей ракет и искусственных спутников привело к новым открытиям — обнаружению радиационных поясов Земли. Возможность исследовать первичные космическое излучение за пределами земной атмосферы и создало новые методы изучения галактического и межгалактического пространства. Таким образом, исследования космических лучей, перейдя из области геофизики в область ядерной физики и физики элементарных частиц, сейчас теснейшим образом объединяют изучение строения микромира с проблемами астрофизики. [c.280]

В связи с созданием ускорителей на энергии в десятки Гэв центр тяжести ядерного направления в физике космических лучей переместился в область сверхвысоких энергий, где продолжаются исследования ядерных взаимодействий, структуры нуклонов и других элементарных частиц. Кроме этого возникло самостоятельное направление — изучение космических лучей в геофизическом и астрофизическом аспектах. Предметом исследований здесь являются первичные космические лучи у Земли (химический состав, энергетический спектр, пространственное распределение) солнечные лучи (их генерация, движение к Земле и влияние на земную [c.280]

Замедлением времени объясняется долгое время жизни движущихся мезонов. Мезоны — элементарные частицы,. образующиеся при столкновении быстро летящих частиц с веществом. Они наблюдаются в космических лучах и в, опытах с ускорителями заряженных частиц. Найдено, что мезон ) — нестабильная частица и в среднем примерно за 10 с он распадается. [c.524]

Зависимость времени от скорости движения была экспериментально доказана, например, на элементарных частицах, называемых мю-мезонами, которые входят в состав космических лучей. Эти частицы неустойчивы и способны распадаться на другие частицы. Установлено, что мю-мезоны, движущиеся с большей скоростью, распадаются медленнее, в соответствии с приведенной выше формулой теории относительности. [c.84]

ПРОТОН (р) — стабильная элементарная частица с единичным положительным электрич. зарядом и массой Л/р = (938,21 0,01) Мэе [1] или 1836,13 т , где / е — масса электрона. П. образуют вместе с нейтронами (ц) ядра всех хим. элементов. В частности, ядро водородного атома с массовым числом 1 состоит из одиночного П. Число П. в атомном ядре определяет заряд ядра и место соответствующего хим. элемента в периодич. системе элементов Д. И. Менделеева. П. входят в состав космических лучей, являясь основной компонентой первичного излучения. [c.228]

В 1937 г. К. Андерсон и С. Неддермейер открыли в составе космических лучей 1-частицы ( л , с массой около 200 электронных масс, эти частицы были названы мю-мезонами. Сразу же была обнаружена нестабильность fi-частиц, время их жизни составляет 2,2-UF сек. Несколькими годами раньше (1933) было открыто явление превращения жесткого гамма-кванта в пару электрон—позитрон ( рождение пар ) и обратное явление превращения пары электрон—позитрон в жесткие гамма-кванты ( исчезновение пар ). В этих явлениях физика встретилась с новой очень важной проблемой— с проблемой взаимопревращаемости элементарных частиц. [c.12]

ГИЮ при известной массе. Но это еще не все. Камеру почти всегда помещают в сильное магнитное поле (это важнейшее усовершенствование принадлежит П. Л. Капице и Д. В. Скобельцыну, 1923), что дает возможность по кривизне трека определять с помощью формулы (Э.2) знак заряда и импульс частицы. Это позволяет определять (по счету капель и измерению кривизны) энергию и массу частицы даже в том случае, когда трек не умещается в камере, т. е. для энергий вплоть до сотен МэВ. С помощью камеры Вильсона в магнитном поле Д. В. Скобельцын в 1927 г. установил наличие в космических лучах заряженных частиц релятивистских энергий (по негнущимся трекам). С этих фундаментальных опытов датируется возникновение физики элементарных частиц высоких энергий. Большим достоинством камеры Вильсона является ее управляемость — свойство, присущее далеко не всем следовым регистраторам. Управляемость состоит в том, что камеру Вильсона могут приводить в действие другие детекторы. Например, перед камерой можно поставить счетчик Гейгера —Мюллера и сделать так, что камера будет срабатывать только тогда, когда через счетчик прошла частица. Возможность управления обусловлена тем, что возникшие при пролете частицы микрокапли живут и не растаскиваются отсасывающим полем достаточно долго, так что можно успеть произвести расширение. Свойство управляемости делает камеру Вильсона очень гибким прибором для регистрации редких событий, например, в космических лучах. Немалым преимуществом камеры Вильсона является ее относительная простота и дешевизна. Простейшую камеру можно изготовить в школьной лаборатории. [c.507]

На основе результатов расчета, приведенных в предыдущем разделе, можно прийти к заключению, что расщепление тяжелых ядер происходит самопроизвольно, освобождая при этом значительное количество энергии. К счастью, природа позаботилась о своеобразном предохранителе против подобного явления, иначе мы бы обнаружили, что все элементы с Л > 100, к которым принадлежат такие хорошо известные нам вещества, как серебро и олово, находятся в процессе постоянного самопроизвольного деления. Можно представить, к каким бы катастрофическим результатам это могло привести Однако существует некоторое обстоятельство, затрудняющее всеобщее самопроизвольное деление элементов. Оказывается, для того чтобы тяжелое ядро могло начать делиться, требуется некоторая затравочная энергия, которая называется критической, или энергией активации. Для ядер с Л < 210 величина этой энергии очень велика, и она может быть обеспечена лишь при специальных условиях, папртгаер при бомбардировке нейтронами или другими элементарными частицами, имеющими энергию более 50 МэВ. Такие частицы высокой энергии есть в космических лучах, которые постоянно падают во внешний слой атмосферы Земли из космтеского пространства. И действительно, как было доказано экспериментально, эти частицы при столкновении с ядрами химических элементов могут вызвать их деление. Но это исключительно редкое явление и касается лишь отдельных ядер. В частности, для его обнаружения требуются специальные приборы. [c.43]

Итак, в мире элементарных частиц выступает полная симметрия в том смысле, что для каждой частицы существует античастица. Однако окружающий нас мир (точнее, наша Галактика) не является зарядовосимметричным существующая материя содержит огромное количество электронов, протонов, нейтронов, тогда как позитроны, антипротоны, антинейтроны встречаются лишь в специальных условиях (в явлениях радиоактивности в процессах, порождаемых действием космических лучей в процессах с частицами высоких энергий, полученных на ускорителях). Некоторые ученые склонны считать, что это обусловлено несимметрией начальных условий. В вакууме, где начальные условия симметричны, электроны и позитроны (а также протоны и антипротоны и др. пары) одинаково стабильны, в полном соответствии с симметрией уравнений. Следует заметить, что преимущественная концентрация частиц по сравнению с античастицами в нашей части Вселенной пока никак [c.375]

Найденное соотношение между тих показывает, что процессы в системе отсчета, относительно которой перемещается изменяющийся механизм, протекают медленнее, чем в той, относительно которой этот механизм покоится. В частности, такой механизм можно использовать в качестве часов, и, следовательно, наш вывод гласит, что ход часов замедляется в системе отсчета, от1 осительно которой часы движутся. И этот вывод теории относительности находит непосредственное опытное подтверждение. Исследования космических лучей установили наличие в их составе так называемых р-мезонов — элементарных частиц с массой, примерно в 200 раз превышающей массу электрона. Частицы эти нестабильны, они самопроизвольно распадаются подобно атомам радиоактивных веществ. Измерения дают для среднего времени жизни р-мезонов значение Хо = 2,15-10 с. Но мезоны движутся со скоростью, близкой к скорости света. Поэтому за время своей жизни они проходили бы в среднем путь цхо, равный примерно 3-10 -2,15-10" л 600 м. Между тем опыт показывает, что мезоны успевают пройти без распада в среднем гораздо большие пути. Противоречие разрешается с помощью формул теории относительности. Время Хо = = 2,15-10 с относится к покоящемуся (или медленно движущемуся) мезону, заторможенному каким-либо плотным веществом, составляющим часть установки, применяемой для измерения продолжительности среднего времени жизни мезона. Наблюдение же над летящим мезоном производится с помощью приборов, относительно которых мезон движется с большой скоростью. По отношению к системе отсчета, связанной с этими приборами, среднее время жизни мезона есть х= х,,/)/1 — 6. Так как для мезона Р близко к единице, то х значительно превосходит Хц. Поэтому средний путь т, проходимый мезоном в нашей системе отсчета, должен быть значительно больше 600 м, что находится в согласии с данными прямого опыта. [c.461]

В 1938 г. в составе космических лучей была открыта новая элементарная частица,. получившая название ц-мезон. В резуль тате исследования свойств ц-мезонов было установлено, что они бывают положительные и отрицательные, имеют массу 207те и примерно через 2-10 сек распадаются на электрон и 2 нейтрино . [c.53]

Число элементарных частиц резко возрастает. Увы, это было скорее желаемым, чем действительным. После окончания второй мировой войны в 1947 г. группой английских физиков под руководством С. Пауэлла в космических лучах была найдена еще одна элементарная частица, имеющая массу примерно 273 /и,. Выяснилось, что именно эти частицы, названные пионами или л-мезона-ми, являются переносчиками ядерного взаимодействия, а ранее предназначавшийся на эту роль мюон вообще не пршшмает в нем участия (мюоны — слабо взаимодействующие частицы). [c.185]

Открытие пионов было началом интенсивных исследований. Одна за другой обнаруживались все новые и новые частицы 1947 г.— /Г-мезоны, или каоны 1951 г.— лямбда-гипероны Л 1953 г.— сигма-гиперон 2 (в космических лучах), он же был открыт в 1974 г. в реакциях на ускорителе протонов в Брукхей-вене (США) и т. д. Список элементарных частиц стал очень быстро пополняться. Подробно об этих исследованиях превосходно рассказано в ряде книг (см., например, [92]). [c.185]

Драматична история открытия позитрона и его аннигиляции. Началась с того, что Дирак в 1928 г. предложил для описания движения релятивистского квантового электрона замечательное уравнение, которое удивительно хорошо без всяких эмпирических констант описывало все известные тогда тонкие детали спектра атома водорода. Вскоре, однако, было подмечено, что уравнение Дирака имеет лишние решения, соответствующие отрицательным массам и энергиям электрона. Существование же отрицательных масс явно невозможно, так как в этом случае частица двигалась бы против силы и, например, диполь из двух частиц с разными по знаку массами саморазгонялся бы. Эти лишние решения не удавалось Очеркнуть, не портя уравнения и ряда проверенных на опыте выводов из него. Тогда Дирак в 1930 г. выдвинул идею, потрясшую его современников. Он воспользовался принципом Паули и принял, что вакуум — это такое состояние, в котором заполнены все состояния электрона с отрицательной энергией. В этом случае переход электрона в состояние с отрицательной энергией невозможен. Если же вырвать вакуумный электрон из состояния с отрицательной энергией, то образуется электрон с положительной энергией и дырка на бесконечном фоне заполненных состояний. Можно показать, что такая дырка будет вести себя как частица с положительной массой (энергией) и с положительным зарядом. Дирак поначалу отождествил эту дырку с протоном. Но ему вскоре указали, что, во-первых, масса дырки должна быть строго равной массе электрона, а, во-вторых, дырка будет аннигилировать при столкновении с электроном. Тогда Дирак объявил, что предсказываемая им дырка представляет собой новую еще не открытую элементарную частицу. В эпоху, когда элементарных частиц было известно всего три, такое предсказание было столь смелым, что в него не поверили даже авторы монографий того времени, посвященных уравнению Дирака. Но вскоре (С. Д. Андерсон, 1932) позитрон был открыт в космических лучах, [c.338]

Для полноты укажем, что постоянным источником различных частиц в широчайшем диапазоне энергий (до тысяч ГэВ, а изредка и гораздо выше) являются космические лучи (см. гл. ХП, 3). Именно в космических лучах до начала пятидесятых годов в основном открывались новые элементарные частицы. Однако в космических лучах можно проводить не контролируемые эксперименты, а лишь природные наблюдения, в которых не все физические условия фиксированы с достаточной точностью. Поэтому с ростом энергий, доступных ускорительной технике, область применимости космического излучения как метода исследования ядер и элементарных частиц все больше ограничивается снизу по энергии. Кроме того, столкновения космических частиц сверхвысоких энергий происходят крайне редко и лишь на очень большой высоте. В настоящее время исследования реакций с элементарными частицами в космических лучах продолжают играть ограниченную, но важную роль как ецинственный источник информации о взаимодействиях частиц при энергиях выше ускорительных. [c.467]

ТЕЛЕСКОП СЧЁТЧИКОВ — система включённых по схе-ме совпадений и антисовпадений (к шекторив частиц, расположение и размеры к-рых определяют направление движения частиц и телесный угол, в к-ром они регистрируются (рис., а). Т.с. используют для пространственно-yi л. селекции элементарных частиц и ядерных фрагментов, напр, космич, излучения в заданных интервалах зенитною и азимутального угишв (см. Космические лучи), пучков частиц, генерируемых ускорителем, а также для выделения отд. актов рассеяния, распада и взаимодействия часгиц высокой энергии. Совпадений метод (и антисовпадений) позволяет отделить полезный сигнал, связанный с прохождением нужных частиц через Т. с., от фона, обусловленного посторонними частицами и шумами детектора. Угл. разрешение телескопа а определяется размерами крайних детекторов Д,, Д . [c.61]

Естественным источником частиц высоких энергий являются космические лучи. Не случайно поэтому, что до начала 50-х годов развитие физики элементарных частиц было тесно связано с изучением процессов в космических лучах. Однако интенсивность потока их сравнительно мала, и поэтому интересующие исследователей события крайне редки. Кроме того, космические частицы неуправ- [c.233]

В 1938 году Андерсеном была найдена в космических лучах егце новая элементарная частица — мезотрон, отличаюгцаяся от электрона большей (в 200 раз) массой. Эта частица в вегцестве не содержится и встречается, как и электрон, и с положительным и с отрицательным знаком заряда. [c.469]

Распад -мезона. В 1937 г. в космических лучах были обнаружены нестабильные элементарные заряженные частицы — мюоны (устаревшее название — //-мезоны, от греч. тезоз — средний) массы равной 207 массам электрона. Время жизни мюона г = 2,2 мкс. Одна восьмая часть мюонов, образовавшихся на высоте // = 60 км, достигают поверхности Земли. Пайти скорость мюонов и интервал времени, за который мюоны достигли поверхности Земли. [c.473]

На начальном этапе развития физики элементарных частиц, когда еще не было ускорителей, все сведения о свойствах элементарных частиц получали в процессе исследования космических лучей. В результате их исследований были впервые открыты позитрон ( 100), мюоны ( 104), тс-мезоны ( ПО), АГ-мезоны ( 114), Л-гиперон ( 115), а мйогие другие частицы (например, л°-мезон и антипротон), первоначально открытые на ускорителе, были впоследствии обнаружены и в составе космических лучей. В настоящее время первенствующая роль в изучении свойств элементарных частиц перешла к ускорителям, однако космические лучи до сих пор являются единственным источником частиц сверхвысоких (до 10 ° эВ) энергий. Ниже будет дано очень краткое описание свойств космических лучей. [c.135]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...