Методы изучения элементарных частиц.

На заре развития физики элементарных частиц единственным источником получения экспериментальных данных в этой сфере было исследование космического излучения. После появления ускорителей элементарных частиц космическое излучение утратило свою исключительность, но и сейчас оно даёт возможность изучать процессы с частицами сверхвысоких энергий вплоть до 10²¹ Эв, которые до сих пор невозможно получить искусственно.

Космическое излучение.

В результате многочисленных экспериментов установленно что осмические лучи приходят на поверхность со всех сторон, причём не удалось обнаружить на небесной сфере какую-либо точку, или ибласть, из которой приходило бы больше космических лучей, чем из других, т.е. невозможно указать во Вселенное место, которое можно было бы назвать источником космических лучей.Для измерения интенсивности излучения стали применять счётчики Гейгера. Количество разрядов возникающих в счётчике Гейера в секунду, принималось за меру интенсивности космических лучей. Иными словами, в этом случае в качестве интенсивности комического излучения принималась плотность потока частиц.Важное значение для выяснения природы космического излучения имело изучение изменения их интенсивности с высотой и их поглощения в различных средах. Измерение интенсивности космических лучей на различных высотах производилось путём поднятия измерительной апаратуры на самолётах, стратостатах, специальными шарами – зондами.

Интенсивность космического излучения (плотность потока частиц) сравнительно быстро растёт примерно до высоты 10 км над уровнем моря, а затем темп роста замедляется на высоте 22 км интенсивность достигает максимального значения. При подъёме на большие высоты 60 км, интенсивность космических лучей остаётся постоянной. Сопоставление данных о поглощении космических лучей в воде, железе и свинце показало, что все вещества позлащают космические лучиодинаково, если только толщина поглощающих слоёв взята такой, чтобы вес столба вещества, стоящего на пути космических лучей, был одним и тем же. Это значит, что слой воды толщиной в 1м поглощает космические лучи так же, как слой железа толщиной 12,8 см или как слой свинца толщиной 8,7 см. Космические лучи обладают огромной проникающей способностью. Космическое излучение у поверхности Земли состоит в основном из заряженных частиц. Заряженные частицы могут пройти через большие толщины (4,1 см) такого вещества, как золото, только в том случае, если они обладают огромной энергией. В составе космического излучения имеются электроны с больщой энергией. Энергия некоторых из них привосходит миллиард электронвольт.

Ядерный магн. резонанс.

Эффект Мессбауэра.

Все возбуждённые энергетические уровни ядра имеют значения энергия, определяемой из соотношения неопределенностей: ,где -время жизни ядра в возбужденном состоянии. Только для основного состояния стабильного ядра = и =0. Конечное время жизни возбужденных энергетических состояний ядра приводит к немонохрамотичности -излучения, сопровождающего переход ядра из возбужденного в нормальное состояния. Эта немонохроматичность наз. естественной шириной линии -излучения. Резонансным поглощением -излучения ядром наз. поглощение ядром -фотонов такой частоты, что энергия фотона равна разности энергий одного из возбужденных и основного энергетических состояний ядра. В актах излучения учитывается отдача ядра. При переходе ядра из возбужденного состояния с энергией W в основное -фотон приобретает энергию. , где -энергия отдачи ядра. При возбуждения ядра и переходе его из основного состояния с энергией W -фотон должен обладать энергией . Частоты в max. линий излучения . . и сдвинуты относительно друг друга . - = h = 2

M_я- масса ядра. P_f- импульс фотона. Явление резонансного излучения (поглощения) -излучения без отдачи наз. эффектом Мессбауэра. Эффект М. используют:1)для точных измерений энергетических уровней атомных ядер.

2) для проверки вывода о смещении частоты спектральных линий в гравитационном поле. -потенциалы гравитационного поля.

3)эффект М. обнаружил гравитационное смещение частоты -фотона при двежении его в поле тяготения Земли.