АТОМНАЯ ЭНЕРГИЯ

КАК «ВИДЯТ» АТОМНЫЕ ЯДРА

Атомные ядра так малы, что кажется совершенно не­возможным проследить за отдельным ядром. Тем не менее существует несколько способов, позволяющих обнаружи­вать отдельные ядра и другие мельчайшие частицы ве­щества.

Быстрая заряженная частица, двигаясь в каком-нибудь веществе, например, в воздухе или воде, разрушает встреч­ные атомы, выбивая из них электроны. Атом, потерявший электрон, оказывается заряженным положительно. Такую частицу называют ионом. На пути быстрой частицы воз­никает большое число ионов. Это обстоятельство и позво­ляет увидеть путь летящей частицы.

Известно, что при охлаждении водяного пара обра­зуются капельки воды. Таким путём происходит, напри­мер, образование тумана. Однако капельки появляются лишь в том случае, если в пространстве, где находится пар, имеются пылинки, частицы дыма или другие частицы, вокруг которых и происходит образование капель. В отсут­ствии таких частиц капельки не возникают и пары воды остаются прозрачными, невидимыми. Водяные капли
образуются и на ионах. Когда в пространство, занятое охлаждённым водяным паром, попадает быстрая заряжен­ная частица, она создаёт на своём пути цепочку ионов. Каждый ион становится центром небольшой капель­ки. Поэтому след частицы будет отчётливо обозначен цепочкой водяных капель. Если число ионов, создавае­мых частицей, велико, капельки сливаются в один чёт­кий след частицы. На использовании этого процесса основано наблюдение и фотографирование путей отдель­ных заряженных частиц с помощью камеры Виль­сона.

В камере Вильсона периодически создаются именно такие условия, поэтому она позволяет получать прекрас­ные снимки путей различных частиц. По этим снимкам можно определять природу частиц, измерять их энергию и следить за происходящими в камере ядерными процессами.

На рис. 9 приведён фотоснимок путей нескольких альфа-частиц в ка­мере Вильсона.

Советские физики Л. В. Мысовский и А. П. Жданов разработали другой метод наблюдения путей отдельных ча­стиц, получивший название метода толстослойных фотопласти­нок. Проходя сквозь слой эмульсии, нанесённой на фотопластинку, быстрые заряженные частицы производят в ней такое же действие, как и свет. Зёрна эмульсии, лежащие на пути заряжен­ных частиц, становятся способными к проявлению. Поэтому после проявле­ния пластинки можно отчётливо видеть Рис. ^9. Фотография цепочки чёрных точек—следы отдель-

Путей альфа-частиц ных частиц. В обычных фотопластинках

В камере Вильсона. ПуТЬ частицы не помещается в тонком

Слое эмульсии и это сильно затрудняет исследования. Приходится увеличивать толщину слоя эмульсии. Так как следы частиц имеют небольшую длину (несколько десятков микрон [5])), то наблюдение их произ­водится с помощью микроскопа.

На рис. 10 показаны следы двух альфа-частиц в фото­графической эмульсии.

Метод толстослойных фотопластинок особенно удобен для изучения чрезвычайно редких явлений при ядерных реакциях. Камера Вильсона позволяет видеть следы ча­стиц только за время около Vio секун­ды. Чтобы сфотографировать в ней редкое событие, приходится делать десятки тысяч снимков. А фото­пластинка может «выжидать» такое событие в течение многих часов.

Существуют приборы, позволяю­щие считать быстрые заряженные частицы. Наиболее распространён­ным из них является счётчикГей- гера-Мюллера; схема его по­казана на рис. 11. Основной частью счётчика служит тонкостенный ме­таллический цилиндр А, внутри кото­рого находится тонкая металличе­ская нить С. Нить отделена от ци­линдра изолирующими пробками D.

Цилиндр соединён с отрицательным, а нить — с положительным полюсом электрической батареи, дающей по­стоянное высокое напряжение.

Так как нить нигде не соприкасается с цилиндром, а заключённый в нём газ состоит из нейтральных атомов и не проводит электрического тока, электрическая цепь
электрической силы разгонятся настолько, что могут вы­бивать новые электроны из встретившихся им атомов газа. Возникающие при этом электроны также движутся к нити и выбивают новые электроны. Таким путём неболь­шое число первичных электронов, созданных быстрой за­ряженной частицей, умножается в миллионы раз, и до нити доходит огромное количество электронов. В этот момент происходит как бы замыкание электрической цепи и по ней на мгновение проходит электрический ток. Этот ток усиливается специальным радиотехническим устрой­ством и отмечается регистрирующим "прибором — слышен короткий щелчок. Так как процесс «размножения» элек­тронов в счётчике занимает ничтожную долю секунды, то за секунду счётчик может отметить большое число прохо­дящих через него частиц.

С помощью камеры Вильсона, толстослойных фотопла­стинок и счётчиков Гейгера-Мюллера, а также ряда дру­гих приборов и методов учёные успешно изучают слож­нейшие процессы, протекающие в мире атомов и атомных ядер.