Cтраница 3
Для большинства реакций необходимо иметь какой-либо надежный метод исключения частиц, возникающих на концах сосуда высокого давления. В экспериментах с эмульсиями это можно сделать, определяя угол входа частиц в эмульсию; в опытах со счетчиками требуется обычно система щелей. Обычно диафрагмы со щелями изготовляют из плотного материала с большим атомным номером, например из вольфрама или урана, однако в случае заряженных частиц проникновение их через диафрагму и многократное рассеяние в ней становятся серьезным источником ошибок при увеличении энергии частиц. [31]
Как видно, из рисунка, в низшем энергетическом состоянии ( п 1) с наиболь - % шей вероятностью можно найти частицу около середины ящика, а вероятность найти ее у стенок равна нулю. Этот результат резко отличается от того, что можно ожидать для макроскопической частицы. Такую частицу мы, очевидно, с равной вероятностью можем найти в любом месте ящика, так что кривая плотности вероятности для нее должна идти параллельно оси абсцисс. Рисунок показывает, что при увеличении энергии частицы ( возрастание квантового числа п) максимумы кривой г з 2 располагаются все ближе и ближе друг к другу, так что для очень больших значений квантового числа п получается распределение, соответствующее макроскопической частице. Здесь, как и во всех случаях, принцип соответствия удовлетворяется. [32]
Одна и та же частица может вызывать в твердом веществе как ионизационные эффекты, так и эффекты смещения. Соотношение между ними в каждом конкретном случае зависит от вида частицы и ее энергии. Легкое электромагнитное излучение вызывает в основном ионизационные эффекты, к-рые могут сопровождаться и эффектами смещения, гл. В случае бамбардировки заряженными частицами вероятность ионизационных эффектов увеличивается с увеличением энергии частицы. По мере уменьшения энергии возрастает роль процессов смещения, поэтому, по мере движения в твердом теле заряженной частицы, в начале трека частицы преобладают ионизационные эффекты, а затем эффекты смещения, пока энергия частицы не достигнет оптимального порогового значения. В конце трека число соударений частицы с ядрами атомов, расположенными в узлах кристаллич. Эта зона, образующаяся в конце трека частицы, аналогична локальному расплавлению твердого тела и наз. При бомбардировке нейтронами практически вся энергия их расходуется на смещения атомов, к-рые затеи, перемещаясь в решетке, могут вызвать и ионизационные эффекты. [33]
Пределы, в которых должна изменяться частота ускоряющего напряжения в резонансном циклическом ускорителе или фазотроне, как видно из (8.27), тем больше, чем больше конечная кинетическая энергия частиц по сравнению с их энергией покоя. Однако когда речь идет о питании системы электродов напряжением высокой частоты, быстрое изменение этой частоты в широких пределах представляет собой технически очень сложную задачу. Поэтому синхроциклотроны применяются главным образом для сообщения тяжелым частицам энергии, которая не превышает существенно энергии покоя частицы. Тогда требуемое уменьшение частоты питающего напряжения за время ускорения группы частиц составляет лишь десятки процентов, что практически вполне осуществимо. Вместе с увеличением периода обращения по мере увеличения энергии частиц, как видно из (8.23), увеличивается и радиус их орбит. [34]
В ряде случаев, однако, важно определить лишь относительную точность измерения двух или более значений энергий; она может оказаться значительно выше, чем точность абсолютных значений. Применение поглотителей из фольги позволяет не только определить пробеги частиц, но и понизить энергию пучка, что используется, например, при исследовании функций возбуждения методом стопы фольг. В этом случае бомбардировке подвергают целую стопку из чередующихся фольг-мишеней из исследуемого материала и фольг-поглотителей нужной толщины, что позволяет определить эффективные сечения реакции при различных энергиях бомбардирующих частиц. Этот экспериментальный метод позволяет получить сведения о характере функции возбуждения даже без регистрации интенсивности. Однако для того чтобы надежно определить энергию частиц пучка при реакциях в той или иной фольге-мишени, необходимо, как правило, использовать соотношение между пробегом и энергией для нескольких веществ. Кроме того, исследование может осложняться образованием в поглотителях вторичных частиц и изменением энергии частиц пучка при рассеивании ( ср. Такой метод снижения энергии становится все менее целесообразным с увеличением энергии частиц, что обусловлено усилением разброса по энергии и образования вторичных частиц в этих условиях. Для энергий выше 100 Мэв этот метод применяется очень редко. [35]
Энергия частиц, ускоряемых циклотроном, растет пропорционально квадрату радиуса дуантов, и могло бы казаться, что ее легко безгранично повышать, увеличивая размеры электромагнита. Рассмотренные выше уравнения предполагают постоянную массу частиц. Согласно теории относительности масса зависит от скорости и стремится к бесконечности, если скорость стремится к пределу скорости света в вакууме. При умеренных скоростях изменением массы можно пренебрегать, но уже дейтероны в 100 MeV имеют массу на 5 % большую, чем в состоянии покоя. Изменение массы со скоростью нарушает синхронизацию и ограничивает возможности циклотрона. По мере приближения к его периферии частица, масса которой растет, запаздывает и, наконец, попадает в ускоряющее поле в момент, когда оно не ускоряет, а задерживает ее. Дальнейшее увеличение радиуса будет бесполезным, и увеличение энергии частиц может быть достигнуто лишь увеличением ускоряющего поля между дуантами, что также имеет практические пределы. [36]