Навіщо потрібні прискорювачі - Студопедія

Експериментальними засобами вивчення внутрішньої будови елементарних частинок і ядер є експерименти з розсіювання частинок-зондів на частинках, що вивчаються, і дослідження розпадів. Досліди по розсіянню нагадують пошук за допомогою щупа будь-якої речі, захованої всередині пухкого матеріалу. Частка-зонд грає роль щупа. Оскільки рух частинки є поширенням хвилі амплітуди ймовірності, остільки розсіювання являє собою дифракцію хвилі амплітуди ймовірності на перешкоді. Якщо довжина хвилі амплітуди ймовірності більша за розміри об'єкта, що вивчається, то цей об'єкт просто не буде помічений. Цю ситуацію легко спостерігати в досвіді поширення хвиль на поверхні води. При великій довжині хвилі, в порівнянні з плаваючим на воді поплавцем, останній просто піднімається і опускається разом із водою, не розсіюючи. Якщо ж довжина хвилі менша за розміри поплавця, то за ним ясно позначається спотворення хвильової картини. Це спотворення – ніщо інше як дифракційна картина. Вона є накладанням падаючої хвилі і розходиться від поплавця кругової хвилі (на малюнку 53 вона зображена штриховими лініями). По дифракційної картині можна відновити форму перешкоди, створив цю картину. У цьому полягає основна ідея дослідів щодо розсіювання частинок.

Як відомо, довжина хвилі амплітуди ймовірностіl,або хвильове числоk=2p/l, пов'язані з імпульсом частинкиp=ћk, який, у свою чергу, визначає енергію частки. Звідси можна зробити висновок: чим дрібніші деталі ми бажаємо поспостерігати і виявити їх у досліджуваній частинці, тим меншу довжину хвилі амплітуди ймовірності, більший імпульс, або більшу кінетичну енергію треба повідомити частинці-зонду. Для розгону частинок зводять прискорювачі.

Завдання 1. Яку кінетичну енергію треба повідомити електронам, щоб вивчати деталі будови протона розміром1 фм? Для дослідження структури електрона проводили досліди щодо розсіювання електронів на електронах. При цьому виявили, що до10-18мніякої структури електрони не мають. Яку кінетичну енергію мали електрони?

Ідеальними зондами на дослідження розподілу заряду в елементарних частинках є електрони, оскільки за сучасними даними є точковими. За допомогою циклічних прискорювачів неможливо прискорити електрони до більших енергій. Причина полягає в тому, що електрон, що рухається по круговій траєкторії, дає циклотронне випромінювання. Потужність випромінювання тим більше, що більше кінетична енергія електрона. Це призводить до того, що при деяких значеннях швидкості всю електрону повідомлену енергію він скидає в циклотронне випромінювання. Тому для прискорення електронів до великих енергій використовують лінійні прискорювачі.

Питання 1. Поясніть, чому масштаби просторових деталей взаємодії частинок, які можна дізнатися з експериментів щодо розсіювання, обмежуються знизу кінетичними енергіями частинок, що взаємодіють.

Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком:

---