Способ регистрации заряженных частиц в перегретой жидкости

 

Изобретение относится к ядерной физике и может быть использовано в экспериментах на ускорителях. Способ регистрации заряженных частиц в перегретой жидкости, заключающийся в регистрации треков заряженной частицы, прошедшей через жидкость, причем в качестве перегретой жидкости используют чистый сцинтиллирующий ксенон, а непосредственно после прохождения частицы через ксенон ксенон облучают коротким импульсом излучения. Технический результат - создание управляемой пузырьковой камеры.

Изобретение относится к ядерной физике и может быть использовано в экспериментах на ускорителях.

Известен способ регистрации заряженных частиц в пузырьковой камере. Недостатком способа является невозможность осуществления управляемого режима (Ляпидевский В.К. методы детектирования излучений, Москва, Энергоатомиздат, 1987, с. 360, 363).

В качестве прототипа выбран способ регистрации заряженных частиц в пузырьковой камере, в которой время жизни метастабильного перегретого состояния составляет несколько секунд (Ляпидевский В.К., Методы детектирования излучения, Москва, Энергоатомиздат, 1987, с. 360). Недостатком способа является невозможность выделять событие во времени, так как временное разрешение равно времени жизни метастабильного состояния жидкости.

Сущность заявленного изобретения заключается в создании способа регистрации заряженных частиц в перегретой метастабильной жидкости, заключающейся в фотографировании пузырьков, образовавшихся в треке заряженной частицы, проведшей через жидкость.

Предлагаемый способ регистрации заряженных частиц в перегретой метастабильной жидкости отличается тем, что непосредственно после прохождения регистрируемой частицы через перегретую жидкость с временем запаздывания 10^-9 - 10^-7 с жидкость облучают коротким импульсом излучения, длительность которого примерно равна времени жизни возбужденных в треке частицы атомов и молекул.

В качестве источника излучения может использоваться лазер или другой источник света с соответствующими фильтрами так, чтобы проходящее через них излучение взаимодействовало возбужденными состояниями в треке частицы. В результате этого взаимодействия возбужденные атомы и молекулы ионизуется. Образовавшиеся ионы вызывают рост пузырьков в треке частицы. Цепочка пузырьков в треке заряженной частицы фотографируется как в обычной пузырьковой камере.

Таким образом, предложенный способ позволяет получить фотографирование треков заряженных частиц в перегретой жидкости с временным разрешением порядка времени жизни возбужденных атомов и молекул, что составляет 10^-9 - 10^-6 с. Весьма важно, что при этом осуществляется отбор событий, т.е. регистрируют только те события, которые отбирает быстродействующая электронная система.

Способ осуществляется с помощью "Чистой" пузырьковой камеры, представляющей собой стеклянную или кварцевую колбу объемом несколько см³. Колба заполняется высокочистым жидким ксеноном. После уменьшения давления в колбе ксенон переходит в метастабильное (перегретое) состояние. После прохождения через чистый перегретый ксенон заряженной частицы пузырьки не образуются, так как значительная часть энергии уносится из трека фотонами; чистый жидкий ксенон является сцинтиллятором. При действии импульсом света возбужденные атомы и молекулы ксенона ионизуются, образовавшиеся ионы вызывают рост пузырьков в перегретой жидкости. Вместо реакции X^*₂ ---> hu + x + x в отсутствии импульса излучения (Ляпидевский В.К. Методы детектирования излучений, Москва, Энергоатомиздат, 1987, с. 291) происходит реакция X^*₂ + hu ---> X + X⁺₂ + e, что приводит к образованию пузырьков вдоль следа заряженной частицы.

Таким образом, осуществляется способ регистрации заряженных частиц в перегретой метастабильной жидкости с временным разрешением.

Способ может применяться для создания "вершинных детекторов для регистрации нестабильных частиц с временем жизни ~10^-13 - 10^-14 с.

Технический результат заключается в создании управляемой пузырьковой камеры.

Формула изобретения

Способ регистрации заряженных частиц в перегретой метастабильной жидкости, заключающийся в фотографировании пузырьков, образовавшихся в треке заряженной частицы, прошедшей через жидкость, отличающийся тем, что в качестве перегретой жидкости используют чистый сцинтиллирующий ксенон, непосредственно после прохождения частицы через ксенон ксенон облучают коротким импульсом излучения, которое, воздействуя на возбужденные атомы и молекулы в треке частицы, ионизуют их и вызывают образование пузырьков, причем длительность импульса облучающего излучения выбирают примерно равной времени жизни возбужденного состояния атомов и молекул ксенона, а время между моментом прохождения частицы через ксенон и началом импульса облучения выбирают меньше времени жизни возбужденного состояния атомов и молекул.