Elementar hissəciklərin detektorları. Elementar hissəciklərin aşkarlanmasının fiziki prinsipləri

ch. XXIII mikrohissəcikləri aşkar etmək üçün istifadə edilən alətlərlə - bulud kamerası, ssintillyasiya sayğacı, qaz-boşaltma sayğacı ilə tanış olduq. Bu detektorlar araşdırmada istifadə edilməsinə baxmayaraq elementar hissəciklər lakin, həmişə əlverişli deyil. Fakt budur ki, elementar hissəciklərin qarşılıqlı çevrilmələri ilə müşayiət olunan ən maraqlı qarşılıqlı təsir prosesləri çox nadir hallarda baş verir. Maraqlı toqquşmanın baş verməsi üçün hissəcik yolunda çoxlu nuklon və ya elektronla qarşılaşmalıdır. Təcrübədə o, onlarla santimetr - metrlərlə ölçülən sıx maddədə bir yol keçməlidir (belə yolda milyardlarla elektron volt enerjiyə malik yüklü hissəcik ionlaşmaya görə enerjisinin yalnız bir hissəsini itirir).

Bununla belə, bulud kamerasında və ya qaz boşalma sayğacında həssas təbəqə (sıx maddə baxımından) olduqca nazikdir. Bu baxımdan bəzi digər hissəciklərin aşkarlanması üsulları istifadəyə verilmişdir.

Fotoqrafik üsul çox məhsuldar oldu. Xüsusi incə dənəli fotoqrafiya emulsiyalarında, emulsiyadan keçən hər bir yüklü hissəcik bir iz buraxır, lövhəni inkişaf etdirdikdən sonra mikroskop altında qara dənəciklər zənciri şəklində aşkar edilir. Fotoqrafiya emulsiyasında zərrəciyin buraxdığı izin təbiətinə görə, bu hissəciyin təbiətini - yükünü, kütləsini və enerjisini müəyyən etmək olar. Fotoqrafik üsul təkcə qalın maddələrdən istifadə oluna bildiyinə görə deyil, həm də ona görə əlverişlidir ki, fotoqrafiya lövhəsində bulud kamerasından fərqli olaraq yüklü hissəciklərin izləri hissəcik keçdikdən dərhal sonra yox olmur. Nadir hadisələri öyrənərkən, lövhələr ifşa edilə bilər uzun müddət; bu xüsusilə kosmik şüaların tədqiqatında faydalıdır. Foto emulsiyada çəkilmiş nadir hadisələrin nümunələri yuxarıda Şəkildə göstərilmişdir. 414, 415; Düyü xüsusilə maraqlıdır. 418.

Digər diqqətəlayiq üsul həddindən artıq qızdırılan mayelərin xassələrinin istifadəsinə əsaslanır (bax. I cild, § 299). Çox təmiz bir mayeni hətta bir qədər istiliyə qədər qızdırdıqda daha yüksək temperatur qaynar, maye qaynamır, çünki səthi gərginlik buxar baloncuklarının meydana gəlməsinə mane olur. Amerikalı fizik Donald Qlazer (d. 1926) 1952-ci ildə müşahidə etdi ki, həddindən artıq qızdırılan maye kifayət qədər intensiv şüalanma altında dərhal qaynayır; şüalanma nəticəsində mayedə yaranan sürətli elektronların izlərində ayrılan əlavə enerji qabarcıqların əmələ gəlməsinə şərait yaradır.

Bu fenomenə əsaslanaraq, Glaser sözdə maye qabarcıq kamerasını inkişaf etdirdi. Maye at yüksək qan təzyiqi qaynama nöqtəsinə yaxın, lakin ondan az bir temperatura qədər qızdırır. Sonra təzyiq və onunla birlikdə qaynama nöqtəsi azalır və maye həddindən artıq qızdırılır. Bu anda mayeni keçən yüklü hissəciyin traektoriyası boyunca buxar qabarcıqlarının izi əmələ gəlir. Uyğun işıqlandırma ilə bir kamera ilə çəkilə bilər. Bir qayda olaraq, qabarcıq kameraları güclü elektromaqnit qütbləri arasında yerləşdirilir maqnit sahəsi hissəciklərin traektoriyalarını əyir; Hissəciyin izinin uzunluğunu, əyrilik radiusunu və qabarcıqların sıxlığını ölçməklə hissəciyin xüsusiyyətlərini müəyyən etmək olar. Bubble otaqları indi yüksək mükəmməlliyə çatmışdır; Məsələn, bir neçə kubmetr həssas həcmi olan maye hidrogenlə doldurulmuş kameralar işləyir. Bir qabarcıq kamerasında hissəcik izlərinin fotoşəkillərinin nümunələri Şəkil 1-də göstərilmişdir. 416, 417, 419, 420.

düyü. 418. Kosmik şüalarla şüalanan foto emulsiyaların yığınında qeydə alınan hissəciklərin çevrilmələri. Bu nöqtədə görünməz sürətli neytral hissəcik emulsiya nüvələrindən birinin parçalanmasına səbəb oldu və mezonlar əmələ gətirdi (21 izdən ibarət “ulduz”). Mezonlardan biri, -mezon, ətrafdakı yolu keçərək (şəkildə izin yalnız başlanğıcı və sonunu göstərir; fotoşəkildə istifadə olunan böyüdücü ilə bütün izin uzunluğu olacaq) bir nöqtədə dayandı və diaqrama uyğun olaraq parçalanır . -izi aşağıya doğru yönəlmiş mezon, nüvə tərəfindən nöqtədə tutularaq onun parçalanmasına səbəb olmuşdur. Parçalanma parçalarından biri, çürümə nəticəsində dərhal əks istiqamətdə uçan iki hissəcikə parçalanan bir nüvəyə çevrilən bir nüvə idi - şəkildə onlar "çəkic" əmələ gətirirlər. -mezon dayandıqdan sonra -muona (və neytrinoya) (nöqtə) çevrildi. Şəklin yuxarı sağ küncündə -muon izinin sonu göstərilir; parçalanma zamanı əmələ gələn pozitronun izi görünür.

düyü. 419. -hiperonların əmələ gəlməsi və parçalanması. Maqnit sahəsinə yerləşdirilən və antiprotonlarla şüalanan hidrogen qabarcıq kamerasında reaksiya qeydə alınıb. . Bu cığırın sonunda baş verdi (şəklin yuxarısındakı diaqrama baxın). Neytral lambda və anti-lambda hiperonları, iz qoymadan qısa bir məsafədə uçaraq sxemlərə uyğun olaraq çürüyürlər. Antiproton protonla birlikdə məhv olur, protonda iki və iki mezon-kvant əmələ gətirir; proton görünən iz vermir, çünki böyük kütləsi səbəbindən -kvant ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda kifayət qədər enerji almır.

Hər hansı birində olduğu kimi fiziki təcrübə, elementar hissəcikləri öyrənərkən ilk növbədə lazımdır qoymaq təcrübə və sonra qeydiyyatdan keçin onun nəticələri. Təcrübənin (hissəciklərin toqquşması) qurulmasında sürətləndirici iştirak edir və toqquşmaların nəticələrindən istifadə edərək öyrənilir. hissəcik detektorları.

Toqquşmanın mənzərəsini yenidən qurmaq üçün yalnız hansı hissəciklərin doğulduğunu öyrənmək deyil, həm də onların xüsusiyyətlərini, ilk növbədə trayektoriyanı, impulsunu və enerjisini böyük dəqiqliklə ölçmək lazımdır. Bütün bunlar konsentrik təbəqələrdə toqquşma yerini əhatə edən müxtəlif növ detektorlardan istifadə etməklə ölçülür.

Hissəcik detektorlarını iki qrupa bölmək olar: iz detektorları, hissəciklərin trayektoriyasını ölçən və kalorimetrlər, onların enerjilərini ölçən. Track detektorları heç bir təhrifə yol vermədən hissəciklərin hərəkətini izləməyə çalışır. Kalorimetrlər isə enerjisini ölçmək üçün hissəciyi tamamilə udmalıdırlar. Nəticə müasir detektorun standart tərtibatıdır: bir neçə təbəqə iz detektoru içəridə, bir neçə qat kalorimetr isə kənarda, həmçinin xüsusi muon detektorları. Ümumi görünüş Tipik bir müasir detektor Şəkildə göstərilmişdir. 1.

Aşağıda müasir detektorların əsas komponentlərinin strukturunu və iş prinsipini qısaca təsvir edirik. Əsas diqqət aşkarlamanın ən ümumi prinsiplərindən bəzilərinə verilir. Böyük Adron Kollayderində işləyən xüsusi detektorlar üçün LHC səhifəsindəki Detektorlara baxın.

İzləmə detektorları

Track detektorları hissəciklərin trayektoriyasını yenidən qurur. Onlar adətən maqnit sahəsinin bölgəsində yerləşirlər və sonra hissəciyin trayektoriyasının əyriliyi ilə onun impulsunu təyin etmək olar.

Trek detektorlarının işləməsi ona əsaslanır ki, uçan yüklü hissəcik ionlaşma izi yaradır - yəni onun hərəkət yolu boyunca atomlardan elektronları yıxır. Bu halda ionlaşma intensivliyi həm hissəcik növündən, həm də detektor materialından asılıdır. Sərbəst elektronlar elektronika tərəfindən toplanır, siqnal hissəciklərin koordinatlarını bildirir.

Vertex detektoru

Verşinni(microvertex, piksel) detektor bilavasitə onlara tətbiq olunan elektronika ilə fərdi nazik lövhələrdən ibarət çoxqatlı yarımkeçirici detektordur. Bu, detektorların ən daxili təbəqəsidir: adətən vakuum borusundan dərhal kənarda başlayır (bəzən birinci təbəqə birbaşa vakuum borusunun xarici divarına quraşdırılır) və radial istiqamətdə ilk bir neçə santimetr tutur. Silikon adətən yüksək radiasiya müqavimətinə görə yarımkeçirici material kimi seçilir (detektorun daxili təbəqələri böyük dozalarda sərt şüalanmaya məruz qalır).

Əsasən, təpə detektoru rəqəmsal kameranın matrisi ilə eyni şəkildə işləyir. Yüklənmiş hissəcik bu boşqabdan keçdikdə, onun içində bir iz buraxır - bir neçə on mikron ölçüsündə ionlaşma buludu. Bu ionlaşma birbaşa pikselin altındakı elektron element tərəfindən hiss olunur. Bir piksel detektorunun bir neçə ardıcıl lövhəsi ilə hissəciyin kəsişmə nöqtələrinin koordinatlarını öyrəndikdən sonra hissəciklərin üçölçülü trayektoriyalarını yenidən qurmaq və onları yenidən boruda izləmək mümkündür. Kosmosun hansısa nöqtəsində belə yenidən qurulmuş trayektoriyaların kəsişməsi vasitəsilə təpə- bu hissəciklərin doğulduğu nöqtə.

Bəzən belə çıxır ki, bir neçə belə təpə var və onlardan biri adətən birbaşa qarşıdan gələn şüaların (ilkin təpə) toqquşma oxunda, ikincisi isə müəyyən məsafədə yerləşir. Bu, adətən protonların ilkin təpədə toqquşması və dərhal bir neçə hissəcik əmələ gətirməsi deməkdir, lakin onlardan bəziləri qız hissəciklərinə parçalanmadan əvvəl bir qədər məsafəni uçmağa müvəffəq olub.

Müasir detektorlarda vertex rekonstruksiyasının dəqiqliyi 10 mikrona çatır. Bu, ikinci dərəcəli təpələrin toqquşma oxundan 100 mikron uzaqda olduğu halları etibarlı şəkildə qeyd etməyə imkan verir. Məhz bu məsafələrdə c- və ya b-kvark olan müxtəlif metastabil hadronlar (sözdə “məftunedici” və “sevimli” adronlar) uçurlar. Buna görə də təpə detektoru LHCb detektorunun ən vacib alətidir. əsas vəzifə bu adronların tədqiqi olacaq.

Yarımkeçirici qurğular oxşar prinsiplə işləyir. mikrostrip detektorları, burada kiçik piksellər əvəzinə həssas materialın nazik, lakin kifayət qədər uzun zolaqlarından istifadə olunur. Onlarda ionlaşma dərhal həll olunmur, lakin zolaq boyunca hərəkət edir və sonunda oxunur. Zolaqlar elə qurulub ki, yük buludunun onun boyunca yerdəyişmə sürəti sabit olsun və yayılmasın. Odur ki, yükün oxuma elementinə çatma anını bilməklə, yüklənmiş hissəciyin zolağı deşdiyi nöqtənin koordinatlarını hesablamaq olar. Mikrozolaqlı detektorların məkan ayırdetmə qabiliyyəti piksel detektorlarından daha pisdir, lakin onlar daha çox əhatə edə bilər. O daha böyük sahə, çünki onlar çox tələb etmirlər çox sayda oxu elementləri.

Drift kameraları

Drift kameraları- bunlar radiasiya səviyyəsinin nisbətən aşağı olduğu və koordinatların təyin edilməsinin dəqiqliyinə yarımkeçirici detektorlarda olduğu kimi tələb olunmayan yarımkeçirici yol detektorlarından kənarda yerləşdirilən qazla doldurulmuş kameralardır.

Klassik sürüşmə kamerası içərisində çoxlu çox nazik naqillər olan qazla doldurulmuş borudur. O, vertex detektoru kimi işləyir, lakin düz bir boşqabda deyil, həcmdə. Bütün naqillərə enerji verilir və onların təşkili vahid formada seçilir elektrik sahəsi. Bir yüklü hissəcik qaz kamerasından keçdikdə, məkanda ionlaşma izi buraxır. Elektrik sahəsinin təsiri altında ionlaşma (əsasən elektronlar) anod naqillərinə doğru sahə xətləri boyunca sabit sürətlə (fiziklər “drifts” deyirlər) hərəkət edir. Kameranın kənarına çatdıqdan sonra ionlaşma dərhal bir siqnal nəbzini çıxışa ötürən elektronika tərəfindən udulur. Çoxlu oxu elementləri olduğundan, onlardan gələn siqnallardan istifadə edərək, uçan hissəciyin koordinatlarını və deməli, trayektoriyasını yaxşı dəqiqliklə yenidən qurmaq mümkündür.

Tipik olaraq, keçən hissəcik tərəfindən bir qaz kamerasında yaradılan ionlaşmanın miqdarı azdır. Şarjın toplanması və qeydinin etibarlılığını artırmaq və onun ölçülməsində səhvi azaltmaq üçün siqnalı elektronika ilə qeydiyyatdan keçirməzdən əvvəl də gücləndirmək lazımdır. Bu, oxu avadanlığının yaxınlığında uzanan anod və katod tellərinin xüsusi şəbəkəsindən istifadə etməklə həyata keçirilir. Anod naqilinin yaxınlığından keçən elektron buludu onun üzərində uçqun yaradır, bunun nəticəsində elektron siqnal dəfələrlə gücləndirilir.

Maqnit sahəsi nə qədər güclüdürsə və detektorun özünün ölçüsü nə qədər böyükdürsə, hissəciyin trayektoriyası düz xəttdən bir o qədər çox kənara çıxır, bu o deməkdir ki, onun əyrilik radiusu bir o qədər etibarlı şəkildə ölçülə bilər və hissəciyin impulsunu oradan bərpa etmək olar. Buna görə də, çox yüksək enerjili, yüzlərlə GeV və TeV hissəcikləri ilə reaksiyaları öyrənmək üçün daha böyük detektorlar qurmaq və daha güclü maqnit sahələrindən istifadə etmək məqsədəuyğundur. Sırf mühəndislik səbəblərinə görə adətən bu kəmiyyətlərdən yalnız birini digərinin zərərinə artırmaq mümkündür. LHC-də iki ən böyük detektor - ATLAS və CMS - bu kəmiyyətlərdən hansının optimallaşdırılması ilə dəqiq fərqlənir. ATLAS detektorunda daha böyük ölçülər, lakin daha kiçik sahə, CMS detektorunda olarkən daha güclü sahə, lakin ümumilikdə daha yığcamdır.

Zaman proyeksiyası kamerası

Drift kamerasının xüsusi bir növü sözdə deyil zaman proyeksiya kamerası(VPK). Əslində, hərbi-sənaye kompleksi bir böyük, bir neçə metr ölçüdə, silindrik sürüşmə hüceyrəsidir. Silindr oxu boyunca bütün həcmi boyunca vahid elektrik sahəsi yaradılır. Bu kameradan keçərkən hissəciklərin tərk etdiyi bütün fırlanan ionlaşma cığırları vahid şəkildə silindrin uclarına doğru sürüklənir və fəza şəklini saxlayır. Trayektoriyalar, sanki, oxu elementlərinin böyük bir sıra yükün gəlməsini qeyd etdiyi kameranın uclarına “proyeksiya edilmişdir”. Radial və açısal koordinatlar sensor nömrəsi ilə müəyyən edilir və silindr oxu boyunca koordinat siqnalın gəlməsi vaxtı ilə müəyyən edilir. Bunun sayəsində hissəciklərin hərəkətinin üçölçülü şəklini bərpa etmək mümkündür.

LHC-də işləyən təcrübələr arasında ALICE detektoru zaman proyeksiya kamerasından istifadə edir.

Roma Pots detektorları

Birbaşa işləyən yarımkeçirici piksel detektorlarının xüsusi bir növü var vakuum borusunun içərisində, şüanın yaxınlığında. Onlar ilk dəfə 1970-ci illərdə Romadan bir araşdırma qrupu tərəfindən təklif edilmiş və o vaxtdan bəri onlara ad verilmişdir. Roma qabları(“Roma qabları”)

Roman Pots detektorları toqquşmalar zamanı çox kiçik açılarda əyilmiş hissəcikləri aşkar etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Vakuum borusundan kənarda yerləşən adi detektorlar burada sadəcə ona görə yararsızdır ki, çox kiçik bucaq altında buraxılan hissəcik vakuum borusunun içərisində uzun kilometrlərlə uça bilir, əsas şüa ilə birlikdə fırlanır və kənardan çıxmır. Belə hissəcikləri qeydə almaq üçün kiçik detektorları şüa oxu boyunca vakuum borunun içərisinə, lakin şüanın özünə toxunmadan yerləşdirmək lazımdır.

Bunu etmək üçün, sürətləndirici halqanın müəyyən bir hissəsində, adətən qarşıdan gələn şüaların toqquşma nöqtəsindən yüzlərlə metr məsafədə, eninə "qolları" olan bir vakuum borusunun xüsusi bir hissəsi daxil edilir. Onların tərkibində hərəkət edən platformalarda kiçik, bir neçə santimetr ölçüdə piksel detektorları var. Şüa yeni vurulduqda, o, hələ də qeyri-sabitdir və böyük eninə vibrasiyaya malikdir. Bu zaman detektorlar şüanın birbaşa zərbəsindən zərər görməmək üçün qolların içərisində gizlənir. Şüa sabitləşdikdən sonra platformalar qollarından uzanır və Roman Pots detektorlarının həssas matrislərini şüaya yaxın, 1-2 millimetr məsafədə hərəkət etdirirlər. Növbəti sürətləndirici dövrənin sonunda, köhnə şüanı atıb yenisini vurmazdan əvvəl, detektorlar qollarına çəkilir və növbəti əməliyyat seansını gözləyirlər.

Roman Pots-da istifadə edilən piksel detektorları adi təpə detektorlarından fərqlənir ki, onlar hissetmə elementlərinin tutduğu vafli səthin nisbətini maksimum dərəcədə artırırlar. Xüsusilə, şüaya ən yaxın olan lövhənin kənarında praktiki olaraq heç bir həssas "ölü" zona yoxdur ( "kənarsız"- texnologiya).

Böyük Adron Kollayderində aparılan təcrübələrdən biri olan TOTEM bu detektorlardan bir neçəsini istifadə edəcək. Daha bir neçə oxşar layihə hazırlanır. LHCb təcrübəsinin təpə detektoru da bu texnologiyanın bəzi elementlərini ehtiva edir.

Bu detektorlar haqqında daha çox CERN Courier jurnalından LHC üçün Roma qabları məqaləsində və ya TOTEM təcrübəsinin texniki sənədlərində oxuya bilərsiniz.

Kalorimetrlər

Kalorimetrlər elementar hissəciklərin enerjisini ölçür. Bunun üçün hissəciklərin yoluna sıx bir maddənin (adətən ağır metal - qurğuşun, dəmir, pirinç) qalın təbəqəsi qoyulur. İçindəki hissəcik elektronlar və ya atom nüvələri ilə toqquşur və nəticədə ikinci dərəcəli hissəciklər axını əmələ gətirir - duş. Orijinal zərrəciyin enerjisi duşun bütün hissəcikləri arasında paylanır ki, bu duşdakı hər bir fərdi hissəciyin enerjisi kiçik olur. Nəticədə, duş maddənin qalınlığında ilişib qalır, onun hissəcikləri sorulur və məhv edilir və enerjinin müəyyən, yaxşı müəyyən edilmiş bir hissəsi işıq şəklində buraxılır. Bu işıq parıltısı kalorimetrin uclarında onu elektrik impulsuna çevirən fotoçoğaltıcılar tərəfindən toplanır. Bundan əlavə, duşun enerjisi həssas plitələr ilə ionlaşmanın toplanması ilə ölçülə bilər.

Maddədən keçən elektronlar və fotonlar əsasən atomların elektron qabıqları ilə toqquşur və elektromaqnit duşu yaradır - çoxlu sayda elektron, pozitron və foton axını. Belə duşlar tez inkişaf edir dayaz dərinlik və adətən bir neçə on santimetr qalınlığında bir maddə qatında udulur. Yüksək enerjili hadronlar (protonlar, neytronlar, pi-mezonlar və K-mezonlar) ilk növbədə nüvələrlə toqquşma nəticəsində enerji itirirlər. Bu vəziyyətdə, elektromaqnitdən daha çox maddənin qalınlığına nüfuz edən və həm də daha geniş olan hadron duşu yaranır. Buna görə də, çox yüksək enerjili hissəcikdən bir adron duşunu tamamilə udmaq üçün bir-iki metr maddə lazımdır.

Müasir detektorlarda elektromaqnit və hadron duşlarının xüsusiyyətlərindəki fərq maksimum dərəcədə istifadə olunur. Kalorimetrlər çox vaxt iki təbəqədən hazırlanır: içərisində var elektromaqnit kalorimetrləri, elektromaqnit duşlarının əsasən udulduğu və kənarda - hadronik kalorimetrlər, yalnız hadron leysanları ilə əldə edilə bilər. Beləliklə, kalorimetrlər təkcə enerjini ölçmür, həm də "enerji növünü" - elektromaqnit və ya hadronik mənşəli olub olmadığını müəyyən edir. Bu, proton toqquşma detektorunun mərkəzində baş verənləri düzgün başa düşmək üçün çox vacibdir.

Duşu optik olaraq qeyd etmək üçün kalorimetr materialı parıldamaq xüsusiyyətlərinə malik olmalıdır. IN sintilator Eyni dalğa uzunluğunun fotonları çox səmərəli şəkildə udulur, maddənin molekullarının həyəcanlanmasına səbəb olur və bu həyəcan daha aşağı enerjili fotonların emissiyası ilə aradan qaldırılır. Parıldayan fotonlar üçün sintilator artıq şəffafdır və buna görə də onlar kalorimetrik hüceyrənin kənarına çata bilirlər. Kalorimetrlər standart, çoxdan öyrənilmiş sintillyatorlardan istifadə edirlər ki, bunun üçün ilkin hissəciyin enerjisinin hansı hissəsinin optik flaşa çevrildiyi yaxşı məlumdur.

Yağışları effektiv şəkildə udmaq üçün mümkün qədər sıx olan bir maddə istifadə etmək lazımdır. Bu tələbi sintillyatorlara olan tələblərlə birləşdirməyin iki yolu var. Birincisi, çox ağır sintillyatorlar seçə və kalorimetri onlarla doldura bilərsiniz. İkincisi, ağır bir maddənin və yüngül bir sintilatorun alternativ plitələrindən "puf" edə bilərsiniz. Kalorimetrlərin qurulması üçün daha ekzotik variantlar da var, məsələn, bir çox nazik kvars optik liflərinin kütləvi bir absorberdən bir matrisə daxil edildiyi "spagetti" kalorimetrləri, belə bir kalorimetr boyunca inkişaf edən bir duş, kvarsda Cherenkov işığı yaradır. optik liflər vasitəsilə kalorimetrin sonuna qədər çıxarılır.

Kalorimetrdə hissəcik enerjisinin yenidən qurulmasının dəqiqliyi artan enerji ilə yaxşılaşır. Enerjiləri yüzlərlə GeV olan hissəciklər üçün xəta elektromaqnit kalorimetrlər üçün faiz, adronik kalorimetrlər üçün isə bir neçə faiz təşkil edir.

Muon otaqları

Müonların xarakterik xüsusiyyəti, maddənin içərisində hərəkət edərkən enerjini çox yavaş itirmələridir. Bunun səbəbi, bir tərəfdən, onlar çox ağırdırlar, ona görə də toqquşma zamanı enerjini elektronlara effektiv şəkildə ötürə bilmirlər, ikincisi, güclü qarşılıqlı təsirlərdə iştirak etmirlər, buna görə də nüvələr tərəfindən zəif səpələnirlər. Nəticə etibarı ilə, müonlar dayanmadan əvvəl bir çox metr maddəni uçuraraq, başqa hissəciklərin çata bilməyəcəyi yerə nüfuz edə bilirlər.

Bu, bir tərəfdən, müonların enerjisini kalorimetrlərdən istifadə edərək ölçməyi qeyri-mümkün edir (hər şeydən sonra, müon tamamilə udulmur), digər tərəfdən, müonları digər hissəciklərdən aydın şəkildə ayırmağa imkan verir. Müasir detektorlarda muon otaqları detektorun ən kənar təbəqələrində, hətta tez-tez detektorda maqnit sahəsini yaradan kütləvi metal boyunduruqdan kənarda yerləşir. Belə borular müonların enerjisini deyil, impulsunu ölçür və əminliklə güman etmək olar ki, bu hissəciklər başqa bir şey deyil, dəqiq müonlardır. Müxtəlif məqsədlər üçün istifadə edilən bir neçə növ muon kamerası var.

Hissəciklərin identifikasiyası

Ayrı bir sual hissəciklərin identifikasiyası, yəni detektordan hansı hissəciyin uçduğunu öyrənmək. Əgər zərrəciyin kütləsini bilsəydik, bu çətin olmazdı, lakin adətən bunu bilmirik. Bir tərəfdən, kütlə, prinsipcə, hissəciyin enerjisini və impulsunu bilməklə relativistik kinematikanın düsturlarından istifadə etməklə hesablana bilər, lakin təəssüf ki, onların ölçülməsində səhvlər adətən o qədər böyük olur ki, onlar ayırd etməyə imkan vermir, məsələn, müondan olan pi-mezonu wt yaxınlığına görə.

Bu vəziyyətdə hissəcikləri müəyyən etmək üçün dörd əsas üsul var:

• By cavab müxtəlif növ kalorimetrlərdə və muon borularında.
• By enerji buraxılması iz detektorlarında. Fərqli hissəciklər əmələ gətirir müxtəlif miqdarlar yolun hər santimetrinə ionlaşma və trek detektorlarından gələn siqnal gücü ilə ölçülə bilər.
• İstifadə etməklə Cherenkov sayğac edir. Bir hissəcik sınma indeksi olan şəffaf bir materialdan uçarsa n bu materialdakı işıq sürətindən daha böyük sürətlə (yəni c/n), sonra ciddi şəkildə müəyyən edilmiş istiqamətlərdə Cherenkov radiasiyasını yayır. Detektor maddəsi kimi aerogel götürsək (tipik sındırma əmsalı n= 1.03), sonra 0.99 sürətlə hərəkət edən hissəciklərdən Cherenkov şüalanması c və 0,995· c, əhəmiyyətli dərəcədə dəyişəcək.
• İstifadə etməklə uçuş vaxtı kameraları. Onlarda, çox yüksək vaxt ayırdetmə qabiliyyətinə malik detektorlardan istifadə edərək, bir hissəciyin kameranın müəyyən bir sahəsi üzərindən keçmə vaxtı ölçülür və sürəti bundan hesablanır.

Bu üsulların hər birinin özünəməxsus çətinlikləri və qeyri-müəyyənlikləri var, ona görə də hissəciklərin identifikasiyası adətən düzgün olacağına zəmanət verilmir. Bəzən detektordan alınan xam məlumatları emal edən proqram, əslində pion olduğu halda detektordan muonun keçdiyi qənaətinə gələ bilər. Belə səhvlərdən tamamilə qurtulmaq mümkün deyil. Yalnız əməliyyatdan əvvəl detektoru diqqətlə öyrənmək (məsələn, kosmik müonlardan istifadə etmək), hissəciklərin səhv identifikasiyası hallarının faizini öyrənmək və sonra real məlumatları emal edərkən həmişə nəzərə almaqdır.

Detektorlara olan tələblər

Müasir hissəcik detektorlarını bəzən rəqəmsal kameraların “böyük qardaşları” adlandırırlar. Bununla belə, kameranın və detektorun iş şəraitinin kökündən fərqli olduğunu xatırlamağa dəyər.

İlk növbədə, bütün detektor elementləri olmalıdır çox sürətli və bir-biri ilə çox dəqiq sinxronlaşdırılır. Böyük Adron Kollayderində, zirvəsində, dəstələr saniyədə 40 milyon dəfə toqquşacaq. Hər bir toqquşmada detektorda öz "şəkillərini" tərk edəcək hissəciklərin doğulması baş verəcək və detektor bu "anlıq görüntülər" axını ilə "boğulmamalıdır". Nəticədə, 25 nanosaniyə ərzində uçan hissəciklərin buraxdığı bütün ionlaşmanı toplamaq, onu elektrik siqnallarına çevirmək, həmçinin detektoru təmizləmək, hissəciklərin növbəti hissəsinə hazırlamaq lazımdır. 25 nanosaniyədə hissəciklər cəmi 7,5 metr uçur ki, bu da böyük detektorların ölçüləri ilə müqayisə oluna bilər. Uçan hissəciklərdən ionlaşma detektorun xarici təbəqələrində toplanarkən, növbəti toqquşmanın hissəcikləri artıq onun daxili təbəqələrindən keçir!

Bir detektor üçün ikinci əsas tələbdir radiasiya müqaviməti. Laxtaların toqquşduğu yerdən səpələnən elementar hissəciklər həqiqi radiasiyadır və bu, çox sərtdir. Məsələn, təpə detektorunun iş zamanı qəbul edəcəyi ionlaşdırıcı şüalanmanın gözlənilən udulmuş dozası 300 kiloqram və sm 2 üçün 5·10 14 neytron olan ümumi neytron axınıdır. Bu şərtlər altında detektor illərlə işləməli və hələ də yaxşı işlək vəziyyətdə qalmalıdır. Bu, təkcə detektorun materiallarına deyil, həm də onun qablaşdırıldığı elektronikaya aiddir. Belə radiasiya-sərt şəraitdə işləyəcək nasazlığa davamlı elektronikanın yaradılması və sınaqdan keçirilməsi bir neçə il çəkdi.

Elektronika üçün başqa bir tələb aşağı enerji itkisi. İçəridə multimetr detektorları yoxdur boş yer- həcmin hər kub santimetri faydalı avadanlıqla doldurulur. Soyutma sistemi qaçılmaz olaraq detektorun iş həcmini götürür - axırda bir hissəcik birbaşa soyutma borusundan uçarsa, o, sadəcə qeydə alınmayacaq. Buna görə də, elektronikadan enerji buraxılması (bu, detektorun bütün komponentlərindən məlumat toplayan yüz minlərlə fərdi lövhələr və naqillər deməkdir) minimal olmalıdır.

Əlavə oxu:

• K. Groupen. "Elementar hissəciklərin detektorları" // Sibir xronoqrafı, Novosibirsk, 1999.
• Hissəcik Detektorları (PDF, 1,8 MB).
• Hissəcik detektorları // fəsil tədris vəsaiti B. S. İşxanov, İ. M. Kapitonov, E. İ. Kabin. “Zərrəciklər və nüvələr. Təcrübə". M.: MDU nəşriyyatı, 2005.
• N. M. Nikityuk. Dəqiq mikrovertex detektorları (PDF, 2.9 Mb) // ECHAYA, c. 28, №. 1, səh.191–242 (1997).

Məqalənin məzmunu

Hissəcik detektorları, atom və atomaltı hissəcikləri qeyd etmək üçün alətlər. Hissəciyin aşkarlanması üçün detektor materialı ilə qarşılıqlı əlaqədə olmalıdır. Ən sadə detektorlar (“sayğaclar”) yalnız hissəciyin detektora dəyməsi faktını qeyd edir; daha mürəkkəb olanlar həm də hissəciyin növünü, enerjisini, hərəkət istiqamətini və s. müəyyən etməyə imkan verir.

Detektor materialı ilə qarşılıqlı əlaqə ən çox ionlaşma prosesinə - detektor materialının bəzi atomlarından elektronların çıxarılmasına, nəticədə elektrik yükü əldə etməsinə düşür. Ya ionlaşmanın özü, ya da əlaqəli hadisələr qeydə alınır - işığın emissiyası, həmçinin faza və ya kimyəvi çevrilmələr.

Hissəciklərin maddə ilə qarşılıqlı təsiri.

Bir maddədən keçən hissəcik bu maddənin atomları ilə toqquşur. Toqquşmaların sayı əsasən hissəciyin elektrik yükündən və sürətindən asılıdır. Hissəciyin kütləsi və maddənin özünün təbiəti yalnız ikinci dərəcəli rol oynayır. Hər toqquşma ilə atomun bir elektron itirməsi və müsbət yüklü ion olması şansı var. Buna görə də, bir maddədə hərəkət edən bir hissəcik onun arxasında elektron və müsbət ion izi buraxır. İonlaşma adlanan bu proses Şekil 1-də sxematik şəkildə göstərilmişdir. 1. Məsələn, çox sürətli proton (sürəti işıq sürətinə yaxındır) suda hərəkət edərkən öz yolunun hər santimetri boyunca təxminən 70.000 cüt elektron və müsbət ion buraxır. İonlaşma ilə eyni vaxtda toqquşan atomlar işıq saça və ya impuls əldə edə bilər ki, bu da maddənin istiləşməsinə və onda müxtəlif növ qüsurların yaranmasına səbəb olur. Bu hadisələrdən hər hansı bir hissəcik detektorunda istifadə edilə bilər.

DETEKTORLARIN NÖVLƏRİ

İonlaşdırıcı qurğular.

İonlaşma kamerasının işi yüklü hissəciklərin kameradan keçməsi zamanı əmələ gələn ionların toplanmasına (elektrik cərəyanı şəklində) əsaslanır. Cihaz diaqramı Şəkildə göstərilmişdir. 2. İonlaşma nəticəsində yaranan elektrik cərəyanı ilə verilir

i = nq/t,

Harada n- əmələ gələn ionların sayı, q hər bir ionun elektrik yüküdür və t- ionların toplanması üçün tələb olunan vaxt. Cari, onun yüklədiyi bir kondansatörü boşaldaraq və ya bir rezistordan keçirərək bir gərginlik azalmasına çevrilə bilər. Tək bir hissəciyin yaratdığı cərəyan adətən mikroamperin bir hissəsidir və gərginliyin düşməsi millivoltla ölçülür. Bir hissəciyin kameradan keçərkən ümumi enerji itkisi düsturla verilir

E = nk,

Harada n kamerada cərəyan və ya gərginlik düşməsi ilə müəyyən edilə bilən əmələ gələn ionların sayıdır və k– bir cüt ion yaratmaq üçün tələb olunan orta enerji. Böyüklük k adi qazlar üçün təqribən 30 eV-dir (1 eV elektronun 1 V sürətləndirici potensial fərqindən keçərkən əldə etdiyi enerjidir.) İon cütlərinin əmələ gəlməsi təsadüfi prosesdir və buna görə də saydakı dalğalanmalar n sifariş. Sayğacların oxunuşlarına əsaslanan bütün ölçülmüş kəmiyyətlər də dalğalanmalar nümayiş etdirəcək və buna görə də onların müddəti artdıqca belə ölçmələrin dəqiqliyi artır.

İonlaşdırıcı qurğuların həssas maddəsinə qoyulan əsas tələb şüalanma nəticəsində yaranan ionların toplayıcı elektrodlara çatma ehtimalıdır. Bundan əlavə, bu maddə yüksək müqavimətə malik olmalıdır ki, ionlaşma ilə əlaqəli olanlardan başqa heç bir cərəyan olmasın. Qazlar, xüsusilə helium və arqon kimi inert qazlar bu məqsədlər üçün yaxşı uyğun gəlir, lakin digər dielektriklərdən də istifadə edilə bilər. İonlaşma kamerasının bərk hallı analoqları yarımkeçirici detektorlardır. ilə oxşar cihaz səh – n- Şəkildə göstərilən keçid. 3. Keçid yaratmaq üçün yarımkeçiricilərə (adətən müqavimət baxımından metallar və dielektriklər arasında aralıq olan germanium və ya silisium kristalı) az miqdarda müəyyən çirklər daxil edilir. Bunun sayəsində keçid bölgəsində elektrik sahəsi yaranır və əlavə xarici sahə tətbiq edildikdə, elektrik cərəyanı yaratmaq üçün lazım olan sərbəst yük daşıyıcılarının olmadığı tükənmiş bir bölgə meydana gəlir. Ancaq ionlaşdırıcı hissəcik tükənmiş bölgədən keçirsə, onda hərəkəti cərəyan yaradan sərbəst daşıyıcılar (elektronlar və "deşiklər") görünür. Yarımkeçirici detektorda bir cüt yük daşıyıcısı yaratmaq üçün tələb olunan orta enerji təxminən 3 eV, qaz detektorunda isə 30 eV-dir. Nəticədə, eyni enerji itkiləri ilə, yarımkeçirici detektorda ionlaşma kamerasından gələn siqnaldan 10 dəfə böyük bir elektrik siqnalı görünür. Müvafiq olaraq, enerji itkilərinin ölçülməsinin dəqiqliyi artır.

Yarımkeçirici detektorlar bir çox cəhətdən yarımkeçirici diodlara bənzəyir, onlar da yarımkeçirici cihazlardır. səh – n-keçid. Bununla belə, onların dizaynı öz xüsusiyyətlərinə malikdir. Ümumi bir növ detektor, səth maneə detektoru, silikon və ya germaniumun üzərinə nazik bir qızıl qatının qoyulması ilə hazırlanır. Qalınlığı 1 mm-dən az olan tükənmə təbəqəsi ilə təxminən 1 sm diametrli dəyirmi boşqab formasına malikdir. Belə detektorlar alfa hissəcikləri və aşağı enerjili protonlar kimi yüksək ionlaşdırıcı hissəciklərin ümumi enerjisini ölçmək üçün istifadə olunur. Bir ionlaşma hadisəsinə uyğun gələn böyük siqnal sayəsində bu cür cihazlar hissəciklərin enerjisini bütün digər detektor növlərinə nisbətən daha dəqiq ölçürlər. Bundan əlavə, onların kiçik ölçüləri və asan idarə olunması onları kosmik təcrübələr üçün ideal edir.

Yarımkeçirici detektorun başqa bir növü litium sürüşmə detektorudur səh – i – n- keçid - litium ionlarının yarımkeçirici materiala (germanium və ya silikon) yayılması üsulu ilə istehsal olunur. Bu, bir neçə santimetr qalınlığında tükənmiş bölgələri əldə etməyə və səth maneə detektorlarından əhəmiyyətli dərəcədə daha böyük ölçülü detektorlar yaratmağa imkan verir. Belə detektorlar yüksək enerjili hissəcikləri, eləcə də maddə ilə nisbətən zəif qarşılıqlı əlaqədə olan rentgen və qamma şüalarını aşkar etmək üçün istifadə olunur.

Proporsional sayğaclar və Geiger sayğacları.

Yarımkeçirici detektorların və ionlaşma kameralarının ciddi çatışmazlığı onlarda ionlaşdırıcı hissəciyin yaratdığı aşağı cərəyandır. O qədər kiçikdir ki, onu ölçmək üçün yüksək qazanclı elektron gücləndiricilərə ehtiyac var. Ancaq ionlaşma kamerasında yüksək gərginliyi artırsanız, ilkin ionlaşma zamanı yaranan elektronlar ikincil ionlaşma üçün kifayət qədər enerji əldə edəcək və bu da siqnalın artmasına səbəb olacaqdır. Bu rejimdə işləyən detektor mütənasib sayğac adlanır, çünki sayğacdan alınan gərginlik impulsları əvvəlcə görünən ionların sayına mütənasibdir. Hər bir ilkin ion tərəfindən orta hesabla istehsal olunan ikincil ionların sayı sayğacdakı elektrik sahəsinin gücündən asılıdır. Təyyarə-paralel kamerada elektrik sahəsi vahiddir və onun gücü plitələr arasındakı potensial fərqin aralarındakı məsafəyə bölünməsinə bərabərdir. Belə bir həndəsədə ikincil ionlaşma üçün tələb olunan yüksək intensivlikli sahələri əldə etmək çətindir. Silindrik katodla əhatə olunmuş anod kimi mərkəzi filamenti olan kameralarda sahə qeyri-bərabərdir və anod yaxınlığında artır. Bu həndəsədə bir neçə min qazanc əldə etmək mümkündür.

Mütənasib sayğacda gərginlik artdıqca, siqnalın qazancı qeyri-müəyyən olaraq artmır. Müəyyən bir nöqtədə əks siqnal birincil ionlaşma ilə mütənasib olmağı dayandırır və artan gərginlik ilə bir qədər artır. Bu rejimdə işləyən cihaz Geiger sayğacı adlanır. Dizayn baxımından mütənasib sayğacla oxşardır. Üstəlik, katod və anod arasında tətbiq olunan gərginlikdən asılı olaraq ya ionlaşma kamerası, mütənasib sayğac, ya da Geiger sayğacı kimi fəaliyyət göstərəcək sayğac qurmaq mümkündür.

Yüklənmiş hissəcik keçdikdən sonra Geiger sayğacında baş verən cari impuls elektrik qığılcımı boşalmasına bənzəyir. Digər ionlaşdırma cihazlarında olduğu kimi, cərəyana əsas töhfəni elektronlar edir. Böyük miqdarda mövcud olan müsbət ionlar anodu katoddan elektriklə qoruyur və bununla da elektronlara təsir edən sahəni zəiflədir. Cari artdıqca, ekranlama artır və maksimum cərəyanı məhdudlaşdıran doyma əldə edilir. Doyma ilə eyni vaxtda başqa bir proses baş verir - axıdmanın Geiger sayğacının bütün həcmi boyunca paylanması. Bu, boşalmanın parıltısından qaynaqlanır, işığı fotoelektrik effektə görə sayğacda əlavə ionlaşma yaradır. Fotoionlaşmanın baş verdiyi yerdə yeni boşalma meydana gəlir. Nəhayət, siqnal artıq birincil ionlaşmadan asılı deyil və 100 V-ə çata bilər. Beləliklə, boşalma ilkin siqnalı milyon dəfədən çox gücləndirir.

Geiger sayğacındakı boşalmanı söndürmək üçün xüsusi tədbirlər görülməlidir. Xarici gərginliyi azaltmaq və bütün ionlar sayğac həcmindən çıxarılana qədər onu sabit boşalmanın mümkün olduğu səviyyədən aşağı saxlamaq mümkündür. Daha sadə bir yol, boşalma ilə yayılan işığı udacaq və fotoelektrik effektə görə deyil, məsələn, dissosiasiyaya görə enerjini dağıtacaq cütləri sayğacın içərisinə daxil etməkdir. Bunun üçün adətən qaz halogenləri əlavə olunur (sənaye, bir qayda olaraq, bu tip sayğaclar istehsal edir).

Mütənasib sayğaclar elektronlar və ya kimi aşağı enerjili radiasiyanı ölçmək üçün istifadə edilə bilər rentgen şüalanması. Geiger sayğacı yalnız hissəciyin görünüşünü qeyd edir. Başqa sözlə, radiasiyanın mövcudluğunda müxtəlif növlər Geiger sayğacı detektordan keçən hissəciklərin yalnız ümumi sayını verir, mütənasib sayğac isə şüalanmanın növü və enerjisinə görə təhlil etməyə imkan verir. Yarımkeçirici detektorlar aşağıda müzakirə olunan bir çox digər detektor növləri kimi eyni imkanlara malikdir.

Scintillation və Cherenkov sayğacları.

Bəzi maddələrin içərisindən sürətli yüklü hissəciklər keçdikdə işıq saçmasına ssintilasiya deyilir. Emissiya olunan işıq hissəciklərin itirdiyi ümumi enerjinin 5-10%-ni təşkil edə bilər. Onun emissiyası - xüsusi bir lüminesans halı - hissəciyin keçdiyi maddənin atom quruluşu ilə müəyyən edilir. Parıldayan sayğaclar bir hissəciyin içindən keçdiyi zaman mühitin buraxdığı işığın qeydə alınmasına əsaslanır.

Təxminən 1947-ci ildə ortaya çıxan müasir ssintillyasiya sayğacları parıldamaları qeyd etmək, işığın parıltısını elektrik siqnalına çevirmək və eyni zamanda bu siqnalı gücləndirmək üçün fotoçoxaltıcı borulardan (PMTs) istifadə edir. Fotomultiplikatoru olan bir parıldama sayğacı Şəkil 1-də sxematik şəkildə göstərilmişdir. 4.

Parıldayan bir maddə seçərkən, kristaldan işıq toplamaq sualı yaranır. Məlumdur ki, müəyyən tezlikdə işıq saçan maddələr eyni tezlikli işığı udur. Buna görə də, çox təmiz bir kristalda, işıq kristalın səthindən qaçana və ya istilik kimi udulana qədər, parıldayan işıq davamlı olaraq kristalın atomları tərəfindən udulacaq və yenidən yayılacaqdır. Sonuncu ən çox kifayət qədər böyük ölçülü kristallarda baş verir və bu səbəbdən təmiz kristallar zəif sintillyatorlara çevrilir. Xüsusi çirklərin tətbiqi ilə vəziyyət əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşır. Belə aktivləşdirici çirklər, dalğa uzunluğunu dəyişdirərək, işığı udaraq onu bir neçə ilə yayırlar daha uzun dalğalar, bunun sayəsində çıxa bilər. Qeyri-üzvi kristallardan adətən taliumla aktivləşdirilmiş natrium və sezium yodidləri istifadə olunur. Aktivləşdirilmiş plastiklər və üzvi mayelər də sintillyator kimi uğurla istifadə olunur. Tipik bir nümunə para-terfenil aktivləşdirilmiş polistiroldur. Bəzi saf üzvi kristallar da istifadə olunur.

Parıldayan sayğaclar digər hissəcik detektorları ilə müqayisədə bir sıra üstünlüklərə malikdir. Bərk və maye parıldayan materiallar ionlaşma sayğaclarında istifadə olunan qazlardan minlərlə dəfə sıxdır. Müvafiq olaraq, vahid uzunluğa və siqnala görə ionlaşdırıcı hissəciyin enerji itkisi əhəmiyyətli dərəcədə artır. Bundan əlavə, PMT-lər elektron sxemlərdən istifadə etməklə əldə edilə bilməyən ilkin siqnalın gücləndirilməsini təmin edir. Bundan əlavə, sintilyasiya sayğacının çıxışında siqnalın müddəti cəmi 10-9 s ola bilər, ən yaxşı halda isə ionlaşma kamerasından təxminən 10-7 s davam edən siqnal əldə etmək mümkündür.

Sintillyasiya sayğacının çıxışındakı siqnal, ionlaşdırıcı qurğuların siqnalı kimi, sintillyator maddəsində baş verən hissəciyin itirdiyi enerji ilə mütənasibdir. Bu enerji bir neçə yüz meqaelektronvolta çata bilər və düşən hissəciyin ümumi kinetik enerjisini təmsil edir. Sayğacdan gələn siqnal müxtəlif hissəciklərin meydana gəlməsi arasındakı vaxt intervallarını ölçmək üçün də istifadə edilə bilər. Nümunə kimi qeyri-sabit hissəciklərin orta ömrünün ölçülməsidir səh- və ya TO-mezon. Təcrübənin mahiyyəti ona mezonun daxil olmasına uyğun gələn əks siqnal ilə çürümə məhsulunun görünüşünə uyğun gələn siqnal arasındakı vaxt intervalını qeyd etməkdir. Ömür vaxtı səh-mezon təxminən 25H 10-9 s-dir və onu dəqiq ölçmək üçün daha qısa cavab müddəti olan sayğac lazımdır.

Parıldayan sayğaclar yüksək enerjili sürətləndiricilərdə hissəcik şüaları ilə aparılan təcrübələrdə geniş istifadə olunur. Bu cür şüalar adətən hissəcik dəstələrindən ibarətdir və bu dəstələr içərisində ayrı-ayrı hissəcikləri təcrid etmək üçün sintillyasiya sayğacları tərəfindən təmin edilən yüksək “vaxt ayırdetmə qabiliyyəti” (qısa cavab müddəti) lazımdır.

Parıldayan material kimi adi üzvi mayelərdən və plastiklərdən istifadə etməklə demək olar ki, istənilən ölçü və formada sayğaclar istehsal etmək mümkündür. Hissəcik axınının son dərəcə kiçik olduğu kosmik şüalarla təcrübələr üçün tonlarla həssas materialdan ibarət nəhəng detektor sistemləri yaradılır. Neytrinoları, maddə ilə qarşılıqlı əlaqədə olma ehtimalı olduqca aşağı olan neytral hissəcikləri aşkar etmək üçün eyni dərəcədə böyük miqdarda maddə istifadə olunur. Təcrübədə çoxlu sayda fərdi parıldayan sayğaclar sistemindən də istifadə edilə bilər. Belə hallarda onlar tez-tez Geiger sayğacları ilə eyni rolu yerinə yetirirlər, yəni. hissəciklərin mövcudluğunun göstəriciləri kimi xidmət edir. Parıldayan sayğaclar Geiger sayğaclarından qat-qat etibarlı ola bilər və yüksək vaxt ayırdetmə qabiliyyəti sayəsində çox daha sıx hissəcik axınlarını dəqiq aşkarlaya bilir.

Cherenkov sayğacı xarici görünüşünə görə sintillyasiya sayğacına bənzəyən bir detektordur. O, Çerenkov radiasiyasını - bu mühitdə işıq sürətindən artıq sürətlə bir mühitdə hərəkət edən yüklü hissəciyin yaydığı parıltını qeydə alır. Bu hadisə mərmi səsdən daha sürətli uçduqda havada meydana gələn şok dalğasına bənzəyir. İstənilən sındırma mühitində işığın sürəti belədir ilə/n, Harada ilə– vakuumda işığın sürəti (3H 10 8 m/s), və n- mühitin sınma əmsalı. Belə ki, sındırma indeksi 1,5 olan şüşədə işığın sürəti cəmi 2H 10 8 m/s-dir. Şüşədə daha yüksək sürətlə hərəkət edən hər hansı bir hissəcik Cherenkov radiasiyasını yayacaq. (Hər hansı bir zərrəciyin hərəkət etdiyi mühitdən asılı olmayaraq sürəti vakuumda işığın sürətini keçə bilməyən qismən nisbilik nəzəriyyəsi ilə burada heç bir ziddiyyət yoxdur.) Buna görə də Çerenkov sayğacı, həssas maddə. onlardan sınma əmsalı var n, sürətləri aşan hissəciklərə reaksiya verəcəkdir ilə/n. Parıltı intensivliyi dəyərlə mütənasibdir (1 - v 2 /c 2 n 2), eşik sürətində sıfırdır ilə/n və sürətlə maksimum dəyərə çatdıqda sürət artır v aşkar edilmiş hissəcik işıq sürətinə yaxınlaşır ilə. Cherenkov radiasiyasının özəlliyi ondan ibarətdir ki, o, hissəciklərin hərəkət istiqamətinə nisbətən irəli konusda cəmləşir. Konusun zirvəsindəki bucaq ifadə ilə verilir

cos q = v/cn.

Emissiya bucağının sürətdən bu asılılığından istifadə edərək, fotoçoğaltıcı katodda yalnız müəyyən sürətlə hərəkət edən hissəciklərin şüalanması fokuslanacaq sayğac dizayn etmək olar.

Cherenkov radiasiyasının yüngül parıltısının intensivliyi parıltıdan təxminən 100 dəfə zəifdir. Buna görə də, Cherenkov sayğacı üçün həssas bir maddə seçərkən, özünü parıldamanın baş vermədiyi materiallarla məhdudlaşdırmaq lazımdır. Adətən bu su və pleksiglasdır. Sürətləri işıq sürətinə yaxınlaşan hissəcikləri qeydə almaq üçün sındırma indeksi 1-ə çox yaxın olan qazlardan istifadə olunur. Məsələn, hava ilə Çerenkov sayğacı. atmosfer təzyiqi yalnız ən azı 0,9997 sürətə malik hissəciklərə cavab verəcəkdir ilə.

Çerenkov əks siqnalının sürətdən asılılığından da istifadə olunur. Siqnalın görünüşü, yüklənmiş hissəciyin həddi aşan bir sürətlə keçməsini göstərir və iki sayğaclı bir dövrə dar bir sürət diapazonunda yatan hissəcikləri müəyyən etməyə imkan verir. Bu, hissəciklərin spektrini öyrənməyə imkan verir yüksək sürətlər, və yalnız onların görünüşünü qeyd edin. Parıldayan sayğacın çıxış siqnalı, hər hansı bir ionlaşdırma cihazı kimi, sürəti 2H 10 8 m/s-dən (0,67 işıq sürəti) yuxarı olan bütün hissəciklər üçün demək olar ki, sabitdir.

Neytronların və qamma şüalarının detektorları.

İonlaşdırma alətləri, sintillyasiya və Cherenkov sayğacları birbaşa yalnız yüklü hissəciklərə reaksiya verir. Neytronlar və qamma şüaları kimi neytral hissəciklər, sayğacın cavab verə biləcəyi yüklü hissəciklərin meydana gəlməsi üçün əvvəlcə maddə üzərində bir şəkildə hərəkət etməlidir. Qamma şüalanması maddə ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda, fotoelektrik effekt, Kompton effekti və ya elektron-pozitron cütlərinin yaradılması səbəbindən elektronlar yaranır. Fotoelektrik effekt işığın emissiyasının əks prosesidir: qamma kvant atom tərəfindən udulur, ondan atomdakı elektronun bağlanma enerjisi çıxılmaqla qamma kvantı ilə eyni enerji ilə bir elektron buraxılır. Fotoelektrik effekt təxminən 1 MeV-dən az qamma kvant enerjilərində əhəmiyyətlidir. Kompton effekti qamma şüalarının elektronlar tərəfindən səpilməsidir. Bu halda, elektron atomdan çıxarılır və sıfırdan qamma kvantının demək olar ki, tam enerjisinə qədər kinetik enerji əldə edir. Bu proses oynayır mühüm rol 1 MeV səviyyəli enerji bölgəsində və aşağı atom nömrəsi olan maddələr üçün, məsələn, karbon. Qamma kvantının nüvənin yaxınlığında güclü elektrik sahəsi ilə qarşılıqlı təsiri nəticəsində cüt istehsal baş verir. Yeni doğulan elektron və pozitronun ümumi enerjisi (kinetik enerji + istirahət enerjisi) qamma kvantının enerjisinə bərabərdir. 1 MeV-dən aşağı olan enerjilərdə cüt istehsal baş vermir. Yüksək enerjilərdə, xüsusilə qurğuşun kimi yüksək atom nömrələri olan maddələrdə üstünlük təşkil edir.

Qamma şüalarının qeydiyyatı zamanı əsas vəzifə onları asanlıqla udacaq və eyni zamanda buraxılan elektronlara həssas olacaq bir maddə tapmaqdır. İonizasiya cihazları qazın doldurulmasının aşağı sıxlığına görə qamma şüalarına nisbətən az həssasdır, baxmayaraq ki, konversiya müəyyən dərəcədə sayğacın divarlarında baş verir. Qamma şüalarını qeyd etmək və onların enerjisini ölçmək üçün ən uyğun alətlər yüksək atom nömrələri olan elementləri ehtiva edən yüksək sıxlıqlı kristalları olan sintillyasiya sayğacları olduğu ortaya çıxdı. Nisbətən kiçik natrium yodidin kristalları geniş enerji diapazonunda qamma şüalarının aşkarlanmasında demək olar ki, 100% səmərəlilik təmin edir. IN bərabər Digər parıldayan materiallar da uyğundur. Onların seçimi adətən tədqiq olunan radiasiyadan asılıdır. Cherenkov sayğacları, xüsusilə yüksək enerjili bölgədə qamma şüalarının qeydiyyatı üçün də istifadə olunur. Bu halda Cherenkov emitentləri kimi qurğuşun şüşəsi və bromoformdan geniş istifadə olunur.

Neytronlar yüksüz nüvə hissəcikləridir, ona görə də onlar maddə ilə yalnız onun atomlarının nüvələri ilə birbaşa toqquşma zamanı qarşılıqlı əlaqədə olurlar. Hidrogen nüvəsi (proton) ilə toqquşduqda neytron bütün enerjisini protona ötürə bilər ki, bu da yüklü hissəcik olmaqla adi şəkildə aşkar edilə bilər. Elastik səpilmə adlanan bu proses enerjiləri təxminən 0,1 MeV-dən çox olan neytronları aşkar etmək üçün geniş istifadə olunur. sayəsində yüksək məzmun Hidrogen parıldayan plastiklər və mayelər 10-20% effektivliyə malik neytronları aşkar etmək üçün uyğundur. Bəzən neytronların təsiri altında yüklü hissəciklərin və ya qamma şüalarının emissiyası ilə nüvə reaksiyaları baş verir. Bu reaksiyaların bəziləri, xüsusən də təxminən 1 eV olan neytron enerjilərində olduqca ehtimal olunur. Məsələn, alfa hissəciklərinin emissiyası ilə müşayiət olunan bor ilə reaksiya. Buna görə yüksək səmərəlilik Neytron aşkarlanması bor trifluoridlə doldurulmuş Geiger sayğacı ilə təmin edilir. Belə reaksiyanın başqa bir nümunəsi nüvə parçalanmasıdır. Uran-235 kimi parçalanma materialının daxili təbəqəsi olan ionlaşma kameraları istifadə olunur. Nüvə parçalanması üçün xarakterik olan böyük enerji buraxılmasına əsaslanaraq, neytronları digər hissəciklərin fonunda aşkar etmək olar.

Neytronların aşkarlanması çox vaxt neytronları qamma şüalanmasından ayırmaqda çətinlik çəkir. Yavaş neytron detektorları, ümumiyyətlə, qamma şüalanmasından daha yüksək olan neytron aşkarlama effektivliyinə malikdir. Lakin sürətli neytronları aşkar etmək üçün istifadə edilən ssintilasiya sayğacları üçün effektivlik adətən hər iki halda təxminən eyni olur. Neytronları aşkar edilən nəbzin forması ilə ayırd etmək olar, çünki neytron vəziyyətində nəbz zamanla daha geniş olur. Ancaq bu fərq kiçikdir və onu aşkar etmək üçün kifayət qədər mürəkkəb elektronika tələb olunur.

Wilson kameraları və qabarcıq kameraları.

At uyğun şərtlər bir yüklü hissəcik tərəfindən maddədə əmələ gələn ionlaşma onda faza keçidinə səbəb ola bilər. Bulud kamerası adlanan buxar mayenin kondensasiyasından istifadə edir. Cihaz 1912-ci ildə uzun illər atmosferdə buludların əmələ gəlməsi fizikasını tədqiq edən Çarlz Vilson tərəfindən icad edilmişdir. Wilson aşkar etdi ki, həddindən artıq doymuş buxar müsbət və mənfi ionlar olan nüvələşmə mərkəzləri ətrafında damlacıqlara çevrilir. keçərək doymuş buxar, yüklü hissəcik arxasında damcı izi buraxır. 1 ms-dən sonra damlalar görünən ölçülərə qədər böyüyür.

Bubble kamera 1950-ci illərin əvvəllərində D. Glaser tərəfindən icad edilmiş və təkmilləşdirilmişdir. Bulud kamerası ilə bənzətməyə əsaslanaraq, o, hissəciklərin izlərini vizuallaşdırmağa imkan verən fərqli bir faza keçidini tapdı. Onun cihazı ionlar olan nüvələşmə mərkəzlərinin yaxınlığında qaynayan çox qızdırılan mayedən istifadə edir. Zərrəcik belə bir mayenin içindən keçərkən arxada qabarcıq izi buraxır. Bu cihazların hər ikisi öz yaradıcılarını gətirdi Nobel Mükafatları və tədqiqatçılara nüvə hadisələrini demək olar ki, "şəxsən" müşahidə etmək imkanı verdi.

Bubble kameraları və bulud kameraları hissəcik izlərini görməyə imkan verir. Bu o deməkdir ki, hissəciyin mövqeyi görünən damcı və ya qabarcıq ölçüsünə qədər dəqiqliklə müəyyən edilə bilər, yəni. təxminən 1 mm-ə qədər. Kameralar çox vaxt maqnit sahəsinə yerləşdirilir. Bu, yüklü hissəciklərin hərəkət trayektoriyalarının onların təcillərinə tərs mütənasib əyriliyinə gətirib çıxarır. Bu vəziyyətdə müsbət yüklü hissəciklər bir istiqamətə, mənfi yüklülər isə başqa bir istiqamətə əyilir. Beləliklə, bu cihazların təqdim etdiyi fəza mənzərəsi ilə yanaşı, hissəciyin impulsunu ölçməyə və onun yükünün işarəsini təyin etməyə imkan verir.

Nüvə emulsiyaları.

Hissəcik detektorları kimi foto emulsiyalar bulud kameralarına və qabarcıq kameralarına bir qədər bənzəyir. Onlardan ilk dəfə ingilis fiziki S. Pauell kosmik şüaları öyrənmək üçün istifadə etmişdir. Fotoqrafik emulsiya, içərisində dağılmış gümüş bromid dənələri olan bir jelatin təbəqəsidir. İşığın təsiri altında gümüş bromid taxıllarında gizli təsvir mərkəzləri əmələ gəlir ki, bu da adi fotoqrafik tərtibatçı ilə işlənib hazırlandıqda gümüş bromidin metal gümüşə qədər azalmasına kömək edir. Bu mərkəzlərin əmələ gəlməsinin fiziki mexanizmi fotoelektrik effekt hesabına metal gümüş atomlarının əmələ gəlməsidir. Yüklü hissəciklərin yaratdığı ionlaşma eyni nəticəni verir: inkişafdan sonra mikroskop altında görünən həssaslaşmış taxılların izi görünür. İonlaşdırıcı və qeyri-ionlaşdırıcı şüalanmanın böyük axınları adi rentgen şüalarında olduğu kimi adi gözlə görünən emulsiyanın dumanlanmasına səbəb olur.

Nüvə emulsiyası texnikası ən cəlbedicidir, çünki olduqca yığcamdır. Şəkildəki kimi demək olar ki, eyni olan emulsiyalar 0,1 mm qalınlığında təbəqələr şəklində verilir. Ayrı-ayrı kağız vərəqləri lazımi həcmdə yığınlara yığılır (tipik ölçü təxminən on santimetrdir). Hissəcik axınında şüalanmadan sonra yığınlar inkişaf və təhlil üçün təbəqələrə ayrılır. Gümüşün yüksək konsentrasiyasına görə, foto emulsiyaların sıxlığı kifayət qədər yüksəkdir və buna görə də ionlaşdırıcı hissəciklərin enerji itkisi hətta emulsiyada nisbətən qısa məsafədə yüzlərlə meqaelektronvolta çata bilər. Hissəciklərin izi yalnız bir neçə mikrometr genişlikdədir, bu da hissəciyin mövqeyini qabarcıq kameraları və bulud kameralarından daha böyük dəqiqliklə ölçməyə imkan verir. İzin sıxlığı (uzunluq vahidi üçün qaralmış taxılların sayı) düşən hissəciyin yaratdığı ionlaşma ilə düz mütənasibdir və buna görə də onun sürətindən asılıdır. Bundan əlavə, emulsiya atomları ilə çoxsaylı toqquşmalar nəticəsində hissəciklərin trayektoriyası kənarlaşmalar nümayiş etdirir. İzin sıxlığının və onun kənara çıxmalarının ölçülməsinin nəticələrinə əsasən, izi tərk etmiş hissəciyin kütləsini müəyyən etmək və bununla da onu müəyyən etmək mümkündür. Eyni ölçmələrdən istifadə edərək hissəciyin yükünü təyin etmək olar. Kosmik şüalarda yüksək enerjili dəmir nüvələri belə kəşf edildi.

Qığılcım kameraları.

Qığılcım kamerası qazla ayrılmış və bir-birindən elektriklə təcrid olunmuş paralel keçirici lövhələr dəstidir. Kameradan keçən yüklü hissəcik plitələr arasında qazda ionlar yaradır. Yaranan impuls, dəyişən plitələrə təxminən 10.000 V yüksək gərginlikli impuls verən xarici dövrəni işə salır, bu impuls tətbiq olunduğu anda, kamera plitələrinin cütləri Geiger sayğacları kimi çıxış edir və hissəciklərin keçdiyi yerlərdə qığılcımlar sıçrayır. . Qığılcımlar aydın görünür (və eşidilir).

Solid State track detektorları.

Maddənin içindən keçərkən, hissəciklər sözün həqiqi mənasında atomları öz yolunda "itələyə" və onların arxasında elektron mikroskopda görünən iz buraxa bilər. Slyudada ilk dəfədir ki, belə izlər müşahidə edilir. Bu zəif izlər materialı seçici şəkildə korroziyaya uğradan aqressiv media tərəfindən aşkar edilə bilər. Bir hissəciyin oyanması yalnız öz yolu boyunca çoxlu ionlar yaratdıqda baş verir. Buna görə də, proton və alfa hissəcikləri kimi nüvə hissəcikləri heç bir iz buraxmır. Yalnız bütün nüvələrin izləri (məsələn, dəmir nüvələri) və onların parçalanmasının parçaları görünəcək.

Belə detektorların spesifikliyi onların çox ağır hissəciklərə qarşı həssaslığı, həmçinin qədim zamanlarda baş vermiş hadisələrin izlərini saxlamaq qabiliyyəti ilə müəyyən edilir. Kosmik şüaları öyrənmək üçün stratosfer şarlarında böyük plastik təbəqələr qaldırılır. Bu yolla ilkin kosmik şüalanma ilə yer atmosferinə nüfuz edən uran və digər ağır elementlərin nüvələri qeydə alınıb. Minerallardakı izlər onların yaşını dəqiq müəyyən etməyə imkan verir. Bu üsul təkcə yerüstü deyil, həm də meteorit və ay mənşəli süxurları öyrənmək üçün istifadə edilmişdir.

Hissəcik detektoru, ionlaşdırıcı şüa detektoru eksperimental hissəciklər fizikasında nüvə parçalanması zamanı və ya sürətləndiricilərdə yaranan kosmik şüalar və ya hissəciklər kimi yüksək enerjili elementar hissəciklərin parametrlərini aşkar etmək və ölçmək üçün nəzərdə tutulmuş cihaz.

Əsas növlər [ | ]

Köhnəlmiş

Radiasiyadan qorunmaq üçün detektorlar

Nüvə və hissəciklər fizikası üçün detektorlar

• Hodoskopik kameralar
• Sayğaclar
• İzləmə detektorları
• Kütləvi analizatorlar

Toqquşan şüalar üzərində təcrübələr üçün detektorlar[ | ]

Hissəciklər fizikasında "detektor" anlayışı yalnız hissəcikləri aşkar etmək üçün müxtəlif növ sensorlara deyil, həm də onların əsasında yaradılmış böyük qurğulara, həmçinin onların funksionallığını təmin etmək üçün infrastruktura (kriogen sistemlər, kondisioner sistemləri, enerji təchizatı) aiddir. ), oxumaq və ilkin məlumat emalı üçün elektronika, yardım sistemləri(məsələn, quraşdırma içərisində bir maqnit sahəsi yaratmaq üçün superkeçirici solenoidlər). Bir qayda olaraq, bu cür qurğular indi böyük beynəlxalq qruplar tərəfindən yaradılır.

Böyük bir qurğunun qurulması əhəmiyyətli maliyyə sərmayəsi və insan səyi tələb etdiyindən, əksər hallarda o, bir xüsusi tapşırıq üçün deyil, müxtəlif ölçmələrin bütün diapazonu üçün istifadə olunur. Sürətləndirici təcrübələr üçün müasir detektor üçün əsas tələblər bunlardır:

Xüsusi problemlər üçün əlavə tələblər tələb oluna bilər, məsələn, B-mezonlar sistemində CP pozuntusunu ölçən təcrübələr üçün şüanın qarşılıqlı təsir bölgəsindəki koordinatların həlli mühüm rol oynayır.

Toqquşan şüalardan istifadə edən sürətləndirici üçün çoxqatlı universal detektorun şərti təsviri.

Bu şərtləri yerinə yetirmək ehtiyacı bu gün tipik olan universal çoxqatlı detektorun dizaynına gətirib çıxarır. İngilis dilli ədəbiyyatda belə bir sxem adətən soğana bənzər bir quruluşla müqayisə edilir. Mərkəzdən (şüaların qarşılıqlı təsir bölgəsi) periferiyaya doğru, toqquşan şüa sürətləndiricisi üçün tipik bir detektor aşağıdakı sistemlərdən ibarətdir:

İzləmə sistemi[ | ]

İzləmə sistemi yüklü hissəciyin trayektoriyasını qeyd etmək üçün nəzərdə tutulub: qarşılıqlı təsir sahəsinin koordinatları, gediş bucaqları. Əksər detektorlarda izləmə sistemi maqnit sahəsində yerləşdirilir ki, bu da yüklü hissəciklərin trayektoriyalarının əyriliyinə gətirib çıxarır və onların təcil və yük işarəsini müəyyən etməyə imkan verir.

İzləmə sistemi adətən yarımkeçirici silikon detektorlara əsaslanır.

İdentifikasiya sistemi[ | ]

Eyniləşdirmə sistemi ayırmağa imkan verir müxtəlif növlər yüklü hissəciklər. İdentifikasiya sistemlərinin iş prinsipi çox vaxt hissəciyin keçid sürətinin üç üsuldan biri ilə ölçülməsindən ibarətdir:

İzləmə sistemində zərrəciyin impulsunun ölçülməsi ilə birlikdə bu, kütlə haqqında və nəticədə hissəciyin növü haqqında məlumat verir.

Kalorimetr [ | ]

Toqquşan şüa sürətləndiriciləri üçün işləyən və ya tikilməkdə olan detektorların siyahısı[ | ]

Ərizə[ | ]

Elmi təcrübələrlə yanaşı, elementar hissəcik detektorları tətbiqi vəzifələrdə də istifadə olunur - tibbdə (aşağı şüalanma dozası olan rentgen aparatları,

Böyük Adron Kollayderində olanlar kimi "Real" hissəcik detektorları milyonlarla dollara başa gəlir və yüzlərlə ton ağırlığındadır, lakin biz daha təvazökar büdcə ilə əldə etməyə çalışacağıq.

Bizə lazım olacaq:

• quru buz (bir kiloqrama təxminən 80 rubl, başqa 300 rubl üçün köpüklü termal konteyner almaq məsləhətdir - əks halda satın aldığınız hər şey çox tez buxarlanacaq). Çox quru buza ehtiyacınız yoxdur, bir kiloqram kifayətdir;
• izopropil spirti (0,5 litr üçün 370 rubl, radio mağazalarında satılır);
• bir parça hiss (tikiş mağazası, təxminən 150 rubl);
• konteynerin dibinə keçə yapışdırmaq üçün yapışqan ("Moment", 150 rubl);
• şəffaf konteyner, məsələn, qapaqlı plastik akvarium (1,5 min rubl üçün sərt plastikdən hazırlanmış bir qida qabı aldıq);
• quru buz üçün stend, bu foto kyuvet ola bilər (redaksiya mətbəxində tapılır);
• fənər.

Beləliklə, başlayaq. Əvvəlcə konteynerin dibinə bir parça keçə yapışdırmalı və yapışqanın qurumasını bir neçə saat gözləməlisiniz. Bundan sonra keçə izopropil spirtində isladılmalıdır (spirtin gözlərinizə düşməməsinə diqqət edin!). Keçənin tamamilə spirtlə doymuş olması məsləhətdir, qalan hissəsi daha sonra qurudulmalıdır. Sonra küvetin dibinə quru buz tökmək, qabı qapaqla bağlamaq və qapağı aşağı olmaqla quru buzun içinə qoymaq lazımdır. İndi kameranın içindəki havanın spirt buxarı ilə doymasını gözləmək lazımdır.

Bulud kamerasının ("duman kamerası" kimi də tanınır) işləmə prinsipi ondan ibarətdir ki, hətta çox zəif təsir doymuş spirt buxarının kondensasiyasına səbəb olur. Nəticədə, hətta kosmik hissəciklərin zərbəsi də buxarın kondensasiyasına səbəb olur və kamerada mikroskopik damcıların zəncirləri - izlər əmələ gəlir.

Təcrübəni videomuzda izləyə bilərsiniz:

Təcrübədən bir neçə qeyd: çox quru buz almamalısınız - bir gündən az müddətdə, hətta termal konteynerdən də tamamilə buxarlanacaq və çətin ki, sənaye soyuducusu tapa bilməyəcəksiniz. Şəffaf qabın qapağı qara olmalıdır, məsələn, onu aşağıdan qara şüşə ilə bağlaya bilərsiniz. Treklər qara fonda daha yaxşı görünəcək. Tam olaraq baxmaq lazımdır alt hissəsi konteyner, orada çiskinli yağışa bənzər xarakterik bir duman meydana gətirir. Məhz bu dumanda hissəciklərin izləri yaranır.

Hansı trekləri görə bilərsiniz:

Bunlar kosmik hissəciklər deyil. Qısa, qalın izlər Yerin bağırsaqlarından davamlı olaraq sızan (və havalandırılmayan ərazilərdə toplanan) radioaktiv qaz radon atomları tərəfindən buraxılan alfa hissəciklərinin izləridir.

Uzun, dar izlər elektronların ağır (və qısa ömürlü) qohumları olan müonlar tərəfindən qalır. Yüksək enerjili hissəciklər atomlarla toqquşduqda və əsasən müonlardan ibarət hissəcik yağışları əmələ gətirdikdə, onlar atmosferin yuxarı hissəsində çoxlu miqdarda əmələ gəlir.

Əyri traektoriyalar elektronların və ya onların antihissəciklərinin, pozitronlarının əlamətidir. Onlar həmçinin kosmik şüalar tərəfindən yaradılır, hava molekulları ilə toqquşur və ziqzaqlarda hərəkət edə bilirlər.

Əgər ikiləşən izlər görürsünüzsə, bəxtiniz gətirib: bir hissəciyin ikiyə parçalanmasının şahidi olmusunuz.

Bəyəndinizmi? N+1-ə abunə olun