Az expanziós ködkamra

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Az expanziós ködkamra"

Zoltán Balog
4 évvel ezelőtt
Látták:

1 A ködkamra

2 Mi az a ködkamra? Olyan nyomvonaljelző detektor, mely képes ionizáló sugárzások és töltött részecskék útját kimutatni. A kamrában túlhűtött gáz található, mely a részecskék által keltett ionokon kicsapódik, így láthatóvá téve a részecskék útját.

3 Feltalálása Charles Thomson Rees Wilson a 19. század végén expanziós kamrát fejlesztett, hogy a felhőképződést és optikai jelenségeket vizsgáljon. Észrevette, hogy az ionok a vízcseppformálódás központjai lesznek, Első ködkamra: 1911

A pára cseppekké csapódik le az ionizált atommagokon, így hagynak nyomot a részecskék Mivel a

4 Az expanziós ködkamra Adott mennyiségű nedves levegő van a kamrában, melynek tudjuk növelni a térfogatát. A táguló levegő lehűl és a levegő túltelített lesz. A pára cseppekké csapódik le az ionizált atommagokon, így hagynak nyomot a részecskék Mivel a levegő egy idő után felmelegszik, a kamra csupán rövid ideig képes detektálásra pulzált ködkamra Wilson ezért kapott 1927-ben Nobel-díjat

5 A diffúziós ködkamra Alexander Langsdorf találta fel 1936-ban Ez már folyamatosan képes a detektálásra Víz helyett alkohol az alacsonyabb forráspont miatt Folyamatos hűtést igényel

6 A diffúziós ködkamra Alexander Langsdorf találta fel 1936-ban Ez már folyamatosan képes a detektálásra Víz helyett alkohol az alacsonyabb forráspont miatt Folyamatos hűtést igényel

Különböző sugárzások detektálása A nehéz töltött részecskék ionizációs energiaveszteségét a Bethe-Bloch képlettel lehet kiszámolni A pályamenti ionizációt a Bragggörbe írja le: csökkenő sebességgel

7 Különböző sugárzások detektálása A nehéz töltött részecskék ionizációs energiaveszteségét a Bethe-Bloch képlettel lehet kiszámolni A pályamenti ionizációt a Bragggörbe írja le: csökkenő sebességgel az energiaveszteség növekszik, az ionizáció megnő, majd a hatótávolságnál megszűnik kiszélesedő nyomvonal alfa részecskék esetében A vonalak vastagságát és hosszúságát befolyásolja a tény, hogy azok nem feltétlen párhuzamosak a hűtött felülettel

Különböző sugárzások detektálása A béta-bomlás

kiszélesedők: az elektron energialeadása lassabban

való ütközéskor A töltött részecskék útja mágnessel

8 Különböző sugárzások detektálása A béta-bomlás elektronjainak és pozitronjainak vonalai nem kiszélesedők: az elektron energialeadása lassabban növekszik, az iránya viszont változik az ionokkal való ütközéskor A töltött részecskék útja mágnessel eltéríthető Gamma-fotonokat ritkán észlelünk: a gamma-sugárzás ritkán ionizál

A pozitron felfedezése 1928: Dirac megjósolta a pozitron létezését

Nobel-díjat) Kozmikus sugárzást vizsgált, melyek előbb egy ólomlapon

elgörbültek A nyomvonal görbülete elektronra utalt a töltés-tömeg

9 A pozitron felfedezése 1928: Dirac megjósolta a pozitron létezését 1932: Carl David Anderson fedezte fel a pozitront (1936-ban kapott Nobel-díjat) Kozmikus sugárzást vizsgált, melyek előbb egy ólomlapon haladtak át A ködkamra mágnesekkel volt körülvéve, így a nyomvonalak elgörbültek A nyomvonal görbülete elektronra utalt a töltés-tömeg arány alapján, de a görbület iránya épp ellenkező volt azzal Chung-Yao Chao

A neutrínó felfedezése Pauli tett rá jóslatot 1930-ban a béta-bomlás folytonos energiaspektrumának magyarázatára 1954-ben Szalay Sándor és Csikai Gyula mutatták ki közvetett módon a neutrínó

10 A neutrínó felfedezése Pauli tett rá jóslatot 1930-ban a béta-bomlás folytonos energiaspektrumának magyarázatára 1954-ben Szalay Sándor és Csikai Gyula mutatták ki közvetett módon a neutrínó létezését a ködkamra használatával Reines és Cowan 1956-ban adja ki a cikkét Detection of the Free Neutrino: a Confirmation címmel, ebben bizonyítják egy másik kísérlet segítségével a neutrínók létezését

A ködkamra utódai Buborékkamra: Egy hengerben folyadék van éppen a forráspontja alatt Csökkentjük a nyomást a hengerben, mire a folyadék túlhevítetté válik, és az átmenő ionizáló részecske

11 A ködkamra utódai Buborékkamra: Egy hengerben folyadék van éppen a forráspontja alatt Csökkentjük a nyomást a hengerben, mire a folyadék túlhevítetté válik, és az átmenő ionizáló részecske gázbuborékokat hagy maga után. Ahogy a kamra tágul, a buborékok egyre nagyobbak lesznek A kamrában konstans mágneses tér van, ami miatt a részecskék helikális pályát járnak be a görbületből meghatározható a lendületük Sokszálas proporcionális kamra (drótkamra): Lehetővé teszi a mérések automatizálását Drótanódok és lemezkatódok vannak a kamrában, köztük nagy feszültség A kamrában olyan gázkeverék van, hogy ha benne egy ionizáló részecske ionizálja a gáz atomjait, akkor a nagy feszültség gyorsítása miatt töltöttrészecske-lavina jön létre, mely a legközelebbi dróton gyűlik össze, és töltése arányos a detektált részecske ionizálásával

Hivatkozások Sánta Botond: Megmutatni a nehezen láthatót: Két Nobel-díjas kísérlet demonstrációs célú megvalósítása. TDK dolgozat, BME, 2015.

12 Hivatkozások Sánta Botond: Megmutatni a nehezen láthatót: Két Nobel-díjas kísérlet demonstrációs célú megvalósítása. TDK dolgozat, BME, Győrfi Tamás, Raics Péter: Diffúziós ködkamra Mutatni a láthatatlant I-II. rész. Fizikai Szemle, 64. évf szám Alexander Langsdorf, Jr.: A Continuously Sensitive Diffusion Cloud Chamber. Review of Scientific Intruments, 1939.

Hasonló dokumentumok

Határtalan neutrínók

Határtalan neutrínók Trócsányi Zoltán Eötvös Loránd Tudományegyetem és MTA-DE Részecskefizikai Kutatócsoport HTP utótalálkozó Budapest 218. december 8 Mottó A tudománynak azonban, hogy el ne satnyuljon,