Физические явления, физика, статьи по физике.

Такую картину, по-видимому, можно интерпретировать следующим образом

помимо резко изломанного следа альфа-частицы на снимке виден короткий и толстый след ядра, с которым альфа-частица столкнулась, передав ему при этом часть своей кинетической энергии и тем самым заставив его покинуть свое место в атоме.

Столкновение, видимое на фотографии, по своему характеру похоже на столкновения вагонеток, которые мы  рассматривали   в   предыдущей   главе.   Но   ядро, с   которым   столкнулась  альфа-частица,   тяжелее  ее, и к тому же столкновение не было лобовым; поэтому альфа-частица потеряла лишь часть количества движения   (импульса)   и   изменила   направление   своего: движения на некоторый угол. Согласно закону сохранения импульса, импульс альфа-частицы перед столкновением (обозначим его р обычно векторы принято выделять жирным шрифтом) должен быть равен сумме импульса   р   альфа-частицы   после   столкновения   и импульса ядра после столкновения, т. е, р\==р-\-р2: Импульс ядра до столкновения считаем равным нулю. Это векторное уравнение представлено в виде параллелограмма, диагональ которого равна р, а стороны.— р, рц.

Comments Off

Как мы  знаем  из  данных  по  рассеянию  альфа-частиц на металлической фольге, столкновение частицы с атомным ядром — явление довольно редкое конденсационной    камере   Вильсона — где    проводилось большинство экспериментов с искусственным превращением атомных ядер—ввиду малой плотности пара (по   сравнению   с   плотностью   металла)   отклонения альфа-частиц  в  поле  ядра  наблюдаются еще  реже. Поэтому   при   фотографировании   траекторий   альфа-частиц после столкновений с ядрами азота или кислорода  в  камере  Вильсона  приходилось делать очень много снимков, чтобы хотя бы на одном из них обнаружилась траектория частицы, заметно отклонившейся от своего первоначального направления движения. Фотография   следа   столкновения альфа-частицы с ядром кислорода. Как мы здесь видим, траектории большинства  альфа-частиц представляют собой прямые линии. Это означает, что частицы прошли в камере на достаточно больших расстояниях от ядер

азота и кислорода и сталкивались только с электронами, блуждающими ядра. Естественно, что вследствие таких столкновений (приводящих к ионизации атомов) альфа-частицы постепенно замедлялись и наконец совсем прекратили движение. Но одна из частиц вдруг резко изменила направление своего движения, причем, как видно на фотографии, в месте излома траектории след частицы разветвляется.

Comments Off

 Оба метода делают видимыми траектории не только сравнительно тяжелых альфа-частиц, но и протонов электронов, а также других заряженных субатомных частиц. Только электрически нейтральные частицы, не оставляют следов в таких камерах.

Исследуя масс-спектры, мы установили, что значения масс различных атомов  (в пределах точности упомянутых выше методов измерения) кратны массе атома водорода  и почти  в точности  равны массе соответствующих атомных ядер: электроны атома составляют по   массе   не   более  чем   двухтысячную  долю   атома в целом. Следовательно, говоря о том, что различные атомы   состоят   из  частиц  с   массой,   кратной   массе атома водорода, мы имеем в виду именно ядра. Чтобы узнать, из чего состоят атомные ядра, следует попытаться разбить, их на возможно меньшие части   либо выделить из них такие части. Изучая рассеяние альфа-частиц, испускаемых радиоактивным препаратом,

мы выяснили, что только с ядрами атомов легких элементов эти частицы могут

сблизиться настолько, чтобы проявился конечный (отличный от точечного) размер

ядра.  Чтобы альфа-частица могла проникнуть в ядро, она должна обладать достаточно высокой скоростью, что  позволило  бы  ей  преодолеть  действие отталкивающей силы со стороны ядра. Эта сила пропорциональна   суммарному   заряду ядра,   так   что   альфа-частица легче проникает в ядра с меньшим зарядом.

Comments Off

Масса альфа-частицы таг.   известна, ее скорость vi непосредственно перед столкновением можно определить по длине пути, который   она   прошла   до   столкновения:   альфа-частицы, испускаемые при радиоактивном распаде одного и того же элемента, имеют одинаковую начальную скорость а уменьшение скорости вследствие торможения частицы электронами пропорционально длине пройденного ею пути. Произведение этих двух величин и дает импульс частицы; pi==tnav.   Зная   длину   пробега отклонившейся альфа-частицы, можно вычислить ее скорость v сразу после столкновения, а импульс взаимодействовавшего с частицей ядра  определяется из параллелограмма . В составе воздуха преобладают атомы азота, атомы кислорода встречаются несколько; рже. Разумеется, камеру можно заполнить чистым азотом — тогда неоднозначность отпадает. Зная массу ядра, мы можем (из вычисленной величины импульса) определить и его скорость. Впрочем, скорость можно найти и по длине следа, а затем, зная импульс р£, подсчитать массу ядра. Кроме того, зная массы частиц (т. е. альфа-частицы и затронутого ею ядра) и скорости до и после столкновения, можно вычислить их кинетическую анергию до и после столкновения. При упругом столкновении суммарная кинетическая энергия (системы частиц) до и после столкновения должна быть одинакова.

Расчет кинетической энергии частиц зарегистрированных на фотографии

подтвердил это предположена в пределах измерений. Следовательно, здесь речь идет об, упругом столкновении.

Comments Off