вильсона камера

ВИЛЬСОНА КАМЕРА - трековый детектор частиц. Создан Ч. Вильсоном в 1912 [1]. С помощью В. к. сделан ряд открытий в ядерной физике, физике элементарных частиц. Наиб. впечатляющие из них связаны с исследованиями космических лучей: открытие широких атм. ливней (1929, [2]), позитрона (1932, [3]), обнаружение следов мюонов [4], открытие странных частиц [15]. В дальнейшем В. к. была практически вытеснена пузырьковой камерой, обладающей большим быстродействием и поэтому более пригодной к работе на совр. ускорителях заряженных частиц.

В В. к. следы заряж. частиц становятся видимыми благодаря конденсации пересыщенного пара на ионах, образованных заряж. частицей в газе. Возникшие на ионах капли жидкости вырастают до больших размеров, и при достаточно сильном освещении их можно сфотографировать. Пересыщение в В. к. определяется отношением давления P₁ пара к давлению P₂ насыщенных паров при темп-ре, устанавливающейся после расширения. Величина пересыщения, необходимая для образования капель на ионах, зависит от природы пара и знака заряда иона. Так, водяной пар конденсируется преимущественно на отрицат. ионах, пары этилового спирта - на положительных. В В. к. чаще используют смесь воды и спирта, в этом случае требуемое пересыщение 1,62, что является минимальным из всех возможных значений. Пересыщение достигается быстрым (почти адиабатическим) расширением смеси газа и пара.

Падение темп-ры в момент расширения определяется отношением , где , или в зависимости от того, происходит ли расширение камеры за счёт изменения объёма от V₁ к V₂ или давления газа от р₁ к р₂ (Т₁ и T₂ - абс. темп-ры до и после расширения).

Для работы В. к. оптимально р от 0,1 до 2 атм; при более высоких давлениях работа затруднена необходимостью очищать камеру от капель, оставшихся после расширения. С ростом давления увеличивается также время нечувствительности (мёртвое время) В.к. Для измерения импульсов частиц, регистрируемых в В. к., её помещают в магн. поле; для увеличения количества вещества, проходимого частицей, в В. к. располагают пластины из плотного материала, оставляя между ними зазоры для наблюдения следов (треков) частиц [6-8].

В. к. может использоваться в т. н. управляемом режиме, когда она приводится в действие пусковым устройством, срабатывающим при попадании в неё исследуемой частицы. В этом случае важную роль играет скорость расширения. Ширина трека х определяется выражением x=4,68 , где D - коэф. диффузии (в см²/с),- время расширения, к-рое в обычных В. к. порядка неск. мкс. Полное время цикла обычной В. к1 мин. Оно складывается из времени, нужного для медленного (очищающего) расширения, времени, необходимого для прекращения движения газа, и времени диффузии пара в газе. В качестве источников света при фотографировании треков частиц используют импульсные лампы большой мощности.

Лит.: 1) Wilson C., On an expansion apparatus for making visible the tracks of ionising particles in gases and some results obtained by its use, "Proc. Roy. Soc. London A", 1912, V. 87, p. 277; 2) Skobelzyn D., Uber eine neue Art sehr schneller b-Strahlen, "Z. Phys.", 1929, Bd 54, S. 686; 3) Anderson C. D., The Apparent existence of easily deflectable positives, "Science", 1932, v. 76, p. 238; 4) Andersоn C. D., Neddermeyer S. H., Cloyd chamber observations cosmic rays at 4300 meters elevation and near sea level, "Phys. Rev.", 1936, v. 50, p. 263; их же, Cosmic-ray particles of intermediate mass, там же, 1938, v. 54, p. 88; 5) Rochester G. D., Butler С. С., Evidence for the existence of new elementary particles, "Nature", 1947, v. 160, p. 855; 6) Вильсон Д ж.. Камера Вильсона, пер. с англ., M., 1954; 7) Дас Гупта H., Гош С., Камера Вильсона и ее применения в физике, пер. с англ., M., 1947; 8) Принципы и методы регистрации элементарных частиц. [Сост--ред. Люк К. Л. Юан, By Цзянь-Сюн], пер. с англ., M., 1963. Л. И. Сарычева.

   <<      Предметный указатель      >>