Техника - молодёжи 1978-02, страница 27
на два осколка. Для решения этой задачи была создана установка, с помощью которой по потерям энергии а-частицами при пролете их сквозь мишень можно было вычислить количество рабочего вещества и никеля в мишени. После того как ядро развалилось на две части и осколки деления, расталкиваемые кулоновскими силами, вылетели из мишени, необходимо, чтобы они попали в детекторы, которые измеряли бы их энергию и угловое распределение. Попав в детекторы, осколки деления вызывают электрический импульс, пропорциональный энергии частицы. Сравнивая величину этого импульса с импульсами от частиц с известной энергией, вычисляют энергию осколка. Абсолютная величина импульса с детектора составляет несколько милливольт, что предъявляет очень высокие требования ко всей электронной аппаратуре. Для измерения кинематики разлета осколков в приборах предусмотрено угловое перемещение детекторов относительно направления, перпендикулярного пучку протонов. Измерение угловых корреляций осколков относительно неподвижного детектора позволяет определить сечения процесса деления. Массы осколков деления измерялись следующим образом. Известно, что кинетическая энергия тела связана с его массой и скоростью соот-mv2 ношением Е =—^—-Измерив Е и V, мы определим массу. Для измерения Е мы можем использовать детектор, а скорость вычислить, зная время Т пролета частицей известного отрезка длины S — базы. Тогда V = 2 S2 т Е Т2. Измерив Т, с помощью ЭВМ можно вычислить m каждого осколка. Однако если в механике макротел это сравнительно простая задача, то для ядерных частиц все гораздо сложнее. Во-первых, приходится иметь дело с очень малыми отрезками ^мозаика I - ж игтлпиртоп Р (пччок протонов) МОЗАИКА ч/ V мишень устройство нуль - времени времени. Если взять пролетную базу длиной в 1 м, то осколки будут пролетать этот отрезок в среднем за одну-две десятимиллионные доли секунды (100—200 наносекунд). Но чтобы получить хорошее (2-j- 4 атомных единиц массы) разрешение по массе, необходимо еще уметь измерять такие отрезки времени с точностью до одной миллиардной доли секунды. Эта и без того достаточно трудная задача усложняется в реальных условиях работы на пучке протонов. И все-таки она решается. В эксперименте регистрируются частицы, разлетающиеся в направлении, перпендикулярном направлению пучка. При движении от мишени до мозаики детекторов они проходят сквозь никелевую пленку, расположенную вблизи мишени (такую же, как и подложка для мишени). Электроны, выбитые осколками из атомов пленки, регистрируются с помощью фотоумножителя, импульс с которого является стартовым сигналом для начала отсчета времени. Само устройство называется «нупь-времени». Осколок, долетевший до детектора, вызывает второй импульс, который является стоп-сигналом при измерении времени и, кроме того, служит для измерения энергии частицы. Поскольку пленка нуля-времени находится на малом расстоянии (5 см) от мишени, то через нее пролетает гораздо больше осколков, чем доходит до мозаики. Существует еще довольно значительный фон рассеянных частиц, которые вместе с «лишними» осколками, пролетая сквозь пленку, вызывают появление ложного стартового сигнала. Требуется большое экспериментальное мастерство, чтобы из всего этого выделить полезные импульсы, так как на 100 тысяч ложных «стартов» приходится лишь один от осколка. Самые интересные результаты эксперимента заключаются в следующем При изучении характеристик высокоэнергетичного деления ядер мишеней 238Ч Аи, 184 w( ест У в, 165 Но, Тв и ест Sm удалось показать, что делимость ядер экспоненциально убывает (как предписывает теория и экспериментальная систематика) лишь в дипазо- не ядер от U до Ув. Для более легких ядер редкоземельных элементов (Но, Тв, Sm) наблюдается значительное возрастание делимости по сравнению с теоретическим расчетом. Обнаруженная аномалия весьма интересна прежде всего для понимания процесса деления, так как она приходится на диапазон ядер, для которых предсказано резкое изменение характера процесса. В 1957 году У. Буссинаро и С. Галлоне была предсказана критическая точка, в районе которой ядра элементов теряют свою устойчивость к симметричному делению. Приходится она на соседний с лантаноидами (редкоземельными элементами) VII ряд таблицы Менделеева. В1971 году появилась теоретическая работа, в которой исследовались формы ядер в момент деления. Описание деления ядра в этой работе было ближе к реальности, чем в классической модели жидкой капли. Капельная модель ядра была предложена Нильсом Бором в 1936 году. Согласно Бору ядро атома можно представить в виде сферической капли из специфической ядерной материи, которая некоторыми своими свойствами напоминает жидкость (несжимаемость, «испарение» нуклонов). В результате этих последних расчетов точка неустойчивости пришлась на область тяжелых редкоземельных элементов. В области физики ученые обычно не спешат признавать даже очевидные факты, пока отсутствует их точное количественное выражение. Молодые ленинградские ученые получили конкретные цифры зависимости делимости ядер элементов протонами с энергией 1 ГэВ от параметра деления, то есть от места, занимаемого элементами в таблице Менделеева. Теперь можно с уверенностью сказать: в теории деления ядра есть редкоземельная аномалия. Это проверенный и подтвержденный факт. Результаты эксперимента, полученные двумя независимыми способами, вскоре были подтверждены опытами. (Окончание на стр. 30) Л V / \ SW \ Мозаика из 33 золото нремниевых полупроводниковых датенторов, Двухплечевой время-пролетный масс-спектрометр. Схема проводни пучна протонов. Расположение детентирующих элементов в малой установке. Фотография энергетичесного спентра спонтанного деления калифорния-252. |
