Техника - молодёжи 1978-02, страница 26
Первые же опыты по изучению деления ядер поставили перед учеными множество вопросов. Какие элементы получаются в результате развала ядра? Что происходит с осколками деления после их разлета? Какие частицы вылетают из ядра, кроме осколков? Можно ли вместо нейтронов использовать другие частицы, чтобы вызвать деление? Какие ядра, кроме урана, тория, плутония, могут испытывать расщепление, и что для этого нужно? Довольно скоро выяснилось, что деление тяжелых ядер может быть вызвано практически любыми частицами, но при условии, что эти частицы способны передавать ядру энергию, не меньшую некоторого порогового значения (отсюда понятие о барьере деления). Кроме того, нужно было выделить факт развала ядра на два осколка на фоне других ядерных реакций. Пока физики изучали деление тяжелых ядер, особых трудностей не 'возникало. Но как только они попытались разделить ядра элементов легче висмута, ситуация резко изменилась: барьеры деления стали стремительно возрастать, а число ядер, испытавших деление, столь же стремительно уменьшаться. Какое-то время, казалось, исследования зашли в тупик. С созданием сильноточных ускорителей, позволяющих получать пучки высокоэнергетических частиц с большой интенсивностью, наконец, появилась возможность преодолеть барьер деления и увеличить число ядер, делящихся в единицу времени. Новые полупроводниковые детекторы позволили с высокой точностью измерять параметры осколков и ввести новые критерии оценки полезных событий, а использование быстродействующих ЭВМ значительно сократило время экспериментов. Успехи экспериментальной физики создали условия для решения задачи, нужны были только люди, которые заинтересовались бы этой сложной физической проблемой. И конечно, такие энтузиасты нашлись. Ленинградский институт ядерной физики имени Б. П. Константинова АН СССР обладал всем необходимым для решения этой интереснейшей проблемы современной ядерной физики. Синхроциклотрон, позволяющий получать пучки протонов, с энергией 1 млрд. электрон-вольт и интенсивностью до 101г частиц в секунду, современные электронно-вычислительные "машины, отделы, способные изготовить современное радиоэлектронное и механическое оборудование И самое главное, была группа энтузиастов, взявшихся провести эксперимент по делению ядер легче вольфрама. Молодые ученые Л. Андроненко, Б. Горшков, Г. Ковшевный, А. Котов, М. Андроненко, И. Синогеев, Ю. Честное под руководством своих старших трварищей Г. Солякина и Г. Семенчука создали уникальный экспериментально - измерительный комплекс на базе мозаик из полупроводниковых детекторов, работающих «в линию» с ЭВМ. Ничего подобного этому научному инструменту физики еще не видели. Основа комплекса — два устройства, оснащенных мозаиками из полупроводниковых детекторов. Они позволяют измерить основные характеристики осколков, энергию, массу и кинематику их разлета. Сердце инструмента — мозаики из 33. полупроводников каждая. Чтобы изготовить один полупроводниковый детектор, поверхность которого всего 3 см2, пришлось привлечь новейшие достижения физики полупроводников. Здесь и сверхчистый кристалл кремния, и тончайшая пленка напыленного золота, и многое другое. Когда в детектор попадает продукт деления, на выходе появляется электрический импульс. Через блоки электроники, производившие отбор и усиление сигнала от детекторов, информация поступала на мини-ЭВМ «Электроника-100», где происходила предварительная обработка и сортировка событий. Окончательная обработка велась на базовой ЭВМ «Минск-32» или ЕС10-20, работающих «в линию» с экспериментальной установкой. Разрешающая способность установки по времени лучше 1 наносекунды (10—8 с), а по энергии не хуже 1,5 МэВ (в диапазоне 100 МэВ). В двухплечевом время-пролетном масс-спактрометре пучок протонов с энергией 1 ГэВ (1 млрд. электрон-вольт) от ускорителя, находящегося на расстоянии 50 м от установки, после прохождения магнитных элементов — фокусирующих линз и поворотного магнита — падает на мишень, расположенную в центре вакуумной камеры. Мишенью является исследуемое вещество, напыленное на никелевую подложку. Для того чтобы осколки деления могли вылететь из мишени и детекторы их зарегистрировали, толщина подложки не превышала 0,1 Микрона (при этом металл становится настолько прозрачным, что сквозь него видны ярко освещенные предметы). Количество рабочего вещества, напыленного в виде пятна диаметром 1 см на никелевую пленку, измерялось долями миллиграмма. Этого достаточно, чтобы при интенсивности пучка протонов 1010-Н0" единиц в секунду в детекторы, расположенные в одном метре от мишени, попало за 100 с от 1 до 300 осколков. Подложки и мишени изготовлялись самими экспериментаторами. Но изготовить такую мишень — это еще половина дела. Нужно измерить и толщину пленки никеля, и количество вещества, напыленного на подложку, чтобы определить сечение деления, то есть вероятность такого взаимодействия протона с ядром, в результате которого ядро разваливается ПРОТОННЫЙ ПУЧОК -г* |
