Номер 3, страница 80 - гдз по физике 9 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 4. Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер. Самостоятельные работы. СР-59. Экспериментальные методы исследования частиц. Вариант 2 - номер 3, страница 80.

Условие.

3. Сравните быстродействие камеры Вильсона и пузырьковой камеры.

Решение.

Быстродействие трековых детекторов, таких как камера Вильсона и пузырьковая камера, определяется временем, которое требуется детектору для возвращения в рабочее состояние после регистрации одного события. Этот параметр называется временем восстановления или «мёртвым временем». Чем меньше это время, тем выше быстродействие прибора.

Камера Вильсона работает на принципе конденсации перенасыщенного пара (например, паров спирта и воды) на ионах, созданных пролетающей заряженной частицей. Рабочий цикл камеры включает в себя несколько этапов:

1. Резкое расширение объёма камеры для создания перенасыщенного пара.
2. Регистрация и фотографирование трека из капелек жидкости.
3. Сжатие газа для испарения капель.
4. Очистка рабочего объёма от ионов с помощью электрического поля и восстановление теплового равновесия.

Процесс восстановления, особенно ожидание установления теплового равновесия, является довольно медленным. Полный цикл работы камеры Вильсона занимает от нескольких десятков секунд до минуты. Это сильно ограничивает частоту регистрируемых событий.

Пузырьковая камера использует в качестве рабочей среды перегретую жидкость (например, жидкий водород), которая находится на грани закипания. Рабочий цикл выглядит следующим образом:

1. Резкое понижение давления, переводящее жидкость в перегретое, нестабильное состояние.
2. Пролёт частицы вызывает образование цепочки пузырьков пара вдоль её траектории.
3. Фотографирование трека.
4. Быстрое повышение давления, что приводит к исчезновению («схлопыванию») пузырьков.

Этот механический цикл «понижение-повышение» давления происходит гораздо быстрее, чем термодинамический цикл в камере Вильсона. Время восстановления пузырьковой камеры составляет от долей секунды до нескольких секунд. Таким образом, она может срабатывать несколько раз в секунду.

Сравнивая время восстановления, можно сделать вывод, что пузырьковая камера обладает значительно большим быстродействием.

Ответ: Быстродействие пузырьковой камеры значительно выше, чем у камеры Вильсона. Пузырьковая камера может регистрировать несколько событий в секунду, так как её время восстановления составляет доли секунды, в то время как камера Вильсона требует для подготовки к следующему событию от нескольких десятков секунд до минуты.