КАК МОЖЕТЕ ДА ВИДИТЕ РАДИОАКТИВНОТО РАЗПАДАНЕ
Отдавна е известно, че водната пара, присъстваща във въздуха, лесно се „кондензира“, т.е. събира се в малки капчици мъгла върху заредени прахови частици, както и върху йони. Това се случва с причина. Когато една водна молекула е подложена на действието на електрически сили с някакъв вид заряд, като например йон, заредените частици, които изграждат самата молекула, леко се изместват от обичайните си позиции. Заряди със същото име като заряда на йона го отблъскват, докато тези с противоположни имена се привличат. В резултат на това зарядите на частиците на водната молекула, които имат различен знак от заряда на йона, се изместват към йона, докато тези със същото име, напротив, се отдалечават. Силите на привличане на молекулата към йона са по-големи от силите на отблъскване от него - молекулата се привлича към йона и се залепва за него. Получената частица все още се оказва заредена - в крайна сметка към йона се е присъединила неутрална молекула, която не е в състояние да унищожи заряда на йона. Следователно все повече и повече молекули ще се придържат към частицата - всички разположени наблизо, както е показано на фигура 20.
Какво се случва, ако бързо заредена частица, като алфа или бета частица, премине през съд с въздух, наситен с водна пара? Сблъсквайки се, той ще откъсне електрони от молекулите, които среща, като по този начин ще образува x'*) по целия си път множество заредени атоми - йони. Тези йони няма да имат време да „избягат“, когато много молекули ще се придържат към тях.
Ориз. 20. Схема на образуване на водна капка върху йон.
От удара на летяща частица се е образувал йон. В резултат на това пътят на бързо заредена частица ще бъде маркиран от тънка бяла нишка от мъгла, състояща се от водни капчици. Тази нишка е идеално видима иможе лесно да се снима.
Ориз. 21. Следи от алфа и бета частици в облачна камера.
Снимката (фиг. 21) показва пътя на алфа и бета частиците. По външния си вид учените могат лесно да определят коя частица принадлежи, както се казва,
Следа: Тежките алфа частици с двоен заряд причиняват много повече щети по пътя си и следите, които оставят, са много по-дебели от тези на бета частиците.
От дължината на следата в облачната камера също може да се определи с достатъчна точност енергията и скоростта, които е имала частицата в момента, в който е влязла в камерата. В крайна сметка частицата, произвеждаща йони по пътя си, се забавя, губи скоростта си. Скоростта му намалява, докато унищожаването на насрещните молекули вече не е по силите му. В този момент следата от частицата ще се откъсне и можем само да гадаем какво се е случило с нея в бъдеще. Колкото по-голяма е скоростта, а оттам и енергията на частицата, влетяла в камерата, толкова повече работа може да извърши, тоест толкова по-дълъг ще бъде нейният път. Във въздуха или в облачна камера този път достига десетки сантиметри. В твърдо и течно тяло атомите са много по-плътни, отколкото в газ, и движещата се частица изпитва много повече сблъсъци на всеки сегмент от пътя, отколкото в газ.
В допълнение към облачната камера, физиците успяха да изградят устройство, което ви позволява да преброите броя на преминаващите частици. Той е много прост(фиг. 22).
Това е тръба, по оста на която е опъната тънка тел. И в това устройство основната работа се пада на йоните, създадени от частица вътре в тръбата, но тяхната роля е съвсем различна. Стените на тръбата и резбата са много силно заредени. Но все пак тези заряди са малко по-малки от необходимото, за да може действието на създадените от тях електрически сили да започне да образува достатъчен брой свободни електрони и йони. Това означава, че електрическият ток между резбата и тръбата не може да премине през газа.
Какво ще стане, ако бърза заредена частица премине през такава тръба, пробивайки тънките й стени? По пътя си той, както в облачната камера, ще създаде много заряди - йони и електрони. Тези заряди, ускорени от електрическите сили, действащи между нишката и стените на тръбата, на свой ред ще създават все повече и повече нови заряди. Електроните ще се втурнат към положително заредената нишка, положителните йони към отрицателно заредената тръба. Мигновено през тръбата ще протече силен ток. Обикновено зарядите се прилагат към тръбата с помощта на специално устройство, което позволява на тока да тече през тръбата само за малка част от секундата. Когато токът спре, атомите, които са загубили електрони, и свободните електрони се свързват и тръбата отново ще бъде готова за действие.
Така всяка частица, прелитаща през тръбата, предизвиква кратко „тласък“ на ток в нея. Тя може да бъде усилена и използвана за управление на всеки автомат, например, преброяване на тези токови удари. Така автоматично се преизчисляват частиците, летящи през тръбата-брояч.
Тръбата-брояч много често се комбинира с облачна камера, така че частицата да премине през двете устройства. Токовият тласък в измервателния уред се използва за управление на фотографския апарат,създаване на снимка на отпечатъка във фотоапарата. Така автоматично се снимат пътищата на всички частици, преминаващи през устройствата.
Но най-добрият начин за изследване на всички явления, които се случват при преминаването на бързо заредени частици през материята, естествения разпад на атомите и всякакви техни изкуствени трансформации, е изобретен от ленинградските учени Мисовски и Жданов. Те се възползваха от факта, че бързите заредени частици, както вече знаем, действат върху фотографската плака по същия начин като светлинните лъчи. Ако проявим пластинка, през която е минала такава частица, ще видим в микроскопа тънка черна нишка по нейния път. В твърдо вещество пътят на частиците е много по-къс, отколкото в газ. Следователно, с достатъчно дебел слой от фоточувствително вещество (емулсия), този път може да бъде проследен в неговата цялост. Ако, например, радиоактивни атоми се въведат в веществото на емулсията, тогава разпадането на атома ще бъде "фотографирано" във всички подробности. Възможно е да се измери дължината на пътя на заредените частици, излъчени от атома, и посоката на тяхното движение. По действието им върху емулсията (плътност на почерняване) и дължината на следата се определя тяхната енергия и маса.
Фигура 23 показва "снимка" на разпадане на ядро под въздействието на много бърза частица.
Няма как да се получи толкова ясна, точна и детайлна картина на трансформацията
Атомите, като метод на дебелослойни плочи на Мисовски-Жданов.
Всички тези методи правят изследването на ядрата много по-визуално от изследването на десетки хиляди p-az големи атоми! Те помогнаха да се осъзнаят
Ориз. 23. Експлозия на ядро под удара на много бърза частица. Вижда се, че един от фрагментите се разпада на две алфа частици (следа, подобна на чук).