Методичні вказівки до лабораторних робіт з радіаційної фізики (частина 2)

Предмет:

Фізика

Тип роботи:

Методичні вказівки

К-сть сторінок:

39

Мова:

Українська

Оцінка:

БВЖ являє собою блок високовольтного живлення газових лічильників.

Хід роботи і обробка результатів вимірювання

1. Ввімкнути і прогріти установку на протязі 15хв.

2. Встановити час набору “900с”.

3. Встановлюючи телескоп лічильників в положення, в якому вісь (пряма яка з’єднує середини групи лічильників) складає з вертикаллю кути θ = 00, 150, 300, 450, 600, 750, 900 визначити число співпадань на протязі часу .

4. Результати вимірювань занести в таблицю.

θ0 t вим. сек N(θ), імп E, ГеВ cos θ (cos θ)1,6

0 900 1 1

15 900 0,9659 0,9460

30 900 0,8660 0,7943

45 900 0,7071 0,5743

60 900 0,5000 0,3299

75 900 0,2588 0,1150

90 900 0 0

середнє – – – –

5. За формулою (16) знайти енергію мюона для кожного значення .

6. Визначити середнє значення енергії мюона і оцінити статистичну похибку енергії. Записати результат вимірювання з похибок.

Контрольні запитання

Див. контрольні запитання до лабораторної роботи № 18/2

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 18/2. Визначення часу життя -мезону

Космічне випромінювання на рівні моря складається з двох компонент. Частинки однієї компоненти сильно поглинаються речовиною. Для них поглинальна здатність визначається порядковим номером атомів речовини в таблиці Менделєєва. Цю компоненту випромінювання називають “м’ягкою”.

Частинки другої компоненти мало поглинаються речовиною. Ця компонента називається “жорстким випромінюванням”. Частинки “м’ягкої” компоненти – електрони, фотони. Частинки “жорсткої” компоненти – головним чином, -мезони, тобто частинки, маса яких в 207 разів перевищує масу спокою електрона.

Особливість -мезонів – їх радіоактивний розпад на , (нейтрино) та (антинейтрино) в речовинах з високою густиною поглинання, який зумовлений лише іонізаційними процесами. В газовому середовищі треба врахувати ще й спонтанний розпад.

Ймовірність того, що мезон на шляху L не розпадається, дорівнює

, (1)

де ; ; -шлях, який пролітає -мезон до спонтанного розпаду; V-швидкість -мезона, -час життя -мезона, що знаходиться в стані спокою.

Таким чином

, (2)

де - імпульс -мезона; - його повна енергія.

Ймовірність спонтанного розпаду -мезонів тим менша, чим сильніша нерівність . В свою чергу залежить від масової товщини середовища, яке пролітає -мезон. Для швидких -мезонів ймовірність спонтанного розпаду можна не враховувати, коли ~ . Цю умову задовільняють усі конденсовані середовища. Зрозуміло, що в газах ця умова справджується ще краще.

Експериментальна частина

Основна частина -мезонів народжується в верхніх шарах атмосфери. Коли спостерігати -мезони, які досягли рівня моря під кутом θ до вертикалі, то цим мезонам, в атмосфері доведеться пройти шлях в разів більший, ніж по вертикалі (мал.1). Це збільшує ймовірність розпаду -мезонів.

Введемо позначення:

N(θ) – кількість -мезонів в потоці, який потрапляє на вимірюючий пристрій під кутом θ до вертикалі. В цьому потоці на шляху L від шару, де породжуються -мезони, до вимірюючого пристрою їх кількість зменшується як за рахунок розпаду, так і за рахунок іонізаційних втрат.

(θ) – потік -мезонів в напрямку θ до вертикалі, в якому враховано зменшення кількості -мезонів включно за рахунок іонізаційних втрат.

N(О) – потік -мезонів, які потрапляють в приймач вертикально.

Емпірично встановлено, що

(θ) (О) (сosθ)1,6 . (3)

Зменшення потоку -мезонів за рахунок їх спонтанного розпаду

(θ)-N(θ). (4)

З іншого боку, оскільки ймовірність нерозпаду -мезонів на шляху :

то ймовірність їхнього спонтанного розпаду на цьому шляху дорівнює

(5)

В цьому