Ускорение элементарных частиц

Основные научные работы относятся к ядерной физике и технике ускорения элементарных частиц. Совместно с Ф. X. Абель-СОНОМ при бомбардировке урана нейтронами открыл (1940) первый искусственный трансурановый элемент — нептуний-239. Совместно с Г. Т. Сиборгом и сотрудниками синтезировал (1940) первый изотоп элемента № 94 — плутоний-238. Разработал (1945) теорию фазовой стабильности, которая привела к совершенствованию и значительному повыщению мощности ускорителей элементарных частиц — синхротрона, синхроциклотрона, космотрона и бетатрона. [c.318]

Проведение санитарно-дозиметрического контроля необходимо сочетать с общесанитарным для полного учета и оценки всех факторов воздействия внешней среды на человека. В помещениях необходимо учитывать метеорологические условия, наличие тех или иных токсических веществ и их концентраций, шума, физической нагрузки во время работы и др. Например, для оценки условий труда при работе на установках по ускорению элементарных частиц (бетатроне, синхротроне, циклотроне и др.), помимо измерения уровней излучения нейтронов и гамма-лучей, необходимо определить содержание в воздухе озона, окислов азота, а также интенсивность длинноволнового излучения. [c.6]

Широкий размах работ в этой области безусловно тесно связан с проблемой ядерной энергетики. С другой стороны, работы в области трансурановых элементов оказали большое влияние и на развитие многих новых областей ядерной физики и химии. Стремление получить самые последние из известных сейчас трансурановых элементов привело к усовершенствованию техники ускорения элементарных частиц и многозарядных ионов и к появлению большой серии работ по исследованию новых типов ядерных превращений. [c.3]

Специальная область биофизики — радиационная биофизика — исследует механизмы биологического действия ионизирующих излучений. К ионизирующим относятся корпускулярные излучения (ускоренные элементарные частицы и ядра различных элементов) и фотоны электромагнитного излучения (-у- и рентгеновское излучение с длиной волны менее 10 нм). Термин, ионизирую щие выбран для этой разнообразной по природе группы излучений для того, чтобы подчеркнуть наиболее характерное их свойство — способность непосредственно или косвенно вызывать ионизацию [c.4]

Сравнительно молодая область знаний — синергетика (теория самоорганизации сложных открытых неравновесных систем) рассматривает эволюцию как чередование порядка и хаоса. С этих позиций глобальный экологический кризис — всего лишь ускорение эволюционных процессов. Человек может успеть приспособиться к ним, а может и нет... В последнем случае кризис перерастает в катастрофу с возникновением хаоса — то есть беспорядочного движения материи. Однако вряд ли можно усмотреть наличие хаоса в самой материи, где каждая молекула содержит колоссальное количество информации о расположении атомов и элементарных частиц. А информация, как известно, есть мера упорядоченности Так что вряд ли доводы синергетики можно считать убедительными. [c.10]

Заряженные бомбардирующие частицы, как, например, альфа-частицы, должны иметь очень большую скорость, чтобы преодолеть электростатическое отталкивание между ними и ядром-мишенью. Чем больше заряд бомбардирующей частицы или ядра-мишени, тем большей скоростью должна обладать бомбардирующая частица, чтобы вызвать ядерную реакцию. В связи с этим разработано много методов ускорения заряженных частиц с использованием сильных магнитных и электростатических полей. Такие методы осуществляются с помощью ускорителей элементарных частиц, носящих название циклотрон и синхротрон. Принципиальная схема действия циклотрона показана на рис. 20.4. Частицы, предназначенные для бомбардировки исследуемых ядер, вводят в вакуумную камеру циклотрона. Затем их ускоряют, прикладывая попеременно положительный и отрицательный потенциалы к полым О-образным электродам. Магниты, расположенные выше и ниже этих электродов, заставляют частицы двигаться по спиральным траекториям до тех пор, пока они в конце концов не выходят из циклотрона и не ударяются о вещество, играющее роль мишени. Ускорители элементарных частиц нашли применение главным образом для выяснения ядерной структуры и синтеза новых тяжелых элементов. [c.252]

Элементы с еще большими атомными номерами обычно получают в небольших количествах в ускорителях элементарных частиц. Например, кюрий-242 образуется при бомбардировке мишени из плутония-239 ускоренными альфа-частицами [c.253]

Оценка возможных видов ионизации и деионизации в разрядном промежутке приводит к выводу, что в теплоизолированной дуге в основном происходят термическая ионизация за счет высокой температуры среды н ионизация соударением за счет передачи энергии нейтральным или возбужденным атомам ускоренными в области катодного падения электронами. Деионизация столба происходит за счет рекомбинации заряженных частиц и в меньшей мере за счет диффузии их за пределы столба. Долю ионного тока в рассматриваемом типе дуги можно оценить величиной до 20% электронного тока. Материала для составления баланса элементарных частиц в столбе пока еще мало, однако очевидно, что в установившемся режиме факторы, способствующие ионизации, находятся в динамическом равновесии с факторами, определяющими деионизацию, а плазма дуги квазинейтральна. [c.123]

Если рабочее колесо насоса (см. рис. 73) вращается с постоянной угловой скоростью со и движение жидкости в нем, как это ранее указано, является струйным, то на элементарную частицу жидкости будет действовать центробежная спла, равная тса г, т. е. массе частицы т, умноженной на ускорение. [c.128]

Протоны и другие частицы очень высоких энергий позволили не только открыть новые ядерные реакции, но и проникнуть еще глубже в тайны ядра. Установлено, что в результате ядерных реакций с частицами больших энергий из ядер (или нуклонов) вылетают новые элементарные частицы. Первая из них была открыта в 1948 г. в реакциях с альфа-частицами, ускоренными до 380 Мэе. Она имела массу, равную 273 электронным массам, и получила название пи-мезон, что в переводе на русский язык означает средний . Действительно, масса пи-мезона занимает промежуточное положение между массами электрона и протона. Следует отметить, что пи-мезоны были обнаружены еще в 1937 г. в космических лучах. [c.24]

Ускорители элементарных частиц и термоядерные установки представляют собой примеры крупных и серьезных вакуумных установок. В ускорителях два класса физических явлений ограничивают давление. В циклических ускорителях рассеяние частиц пучка на молекулах остаточного газа приводит к отклонению частиц от центральной траектории и к гибели их на стенках вакуу.мной камеры, т. е. уменьшает интенсивность ускоренного пучка. В протонном синхротроне на 70 Гэв в Серпухове окружность кольца имеет длину [c.143]

Рассмотрим возможные причины ускоренного окисления нефтяных трансформаторных масел в электрическом поле. Первичный механизм воздействия энергии поля на углеводородные жидкости, содержащие растворенный кислород, можно в общих чертах представить следующим образом. Элементарная частица (электрон, ионизированная газовая частица) с достаточно высокой энергией, определяемой напряженностью воздействующего электрического поля, при столкновении с углеводородными молекулами вызывает образование положительно заряженных ионов КН+ и электронов ё. Часть электронов при этом захватывается молекулами кислорода с образованием ионов 0 2. Положительно заряженные ионы соединяются с электронами или отрицательно заряженными ионами, образуя возбужденные молекулы. Последние могут диссоциировать на свободные радикалы. Таким образом, влияние достаточно сильного электрического поля сводится к инициированию образования свободных радикалов и возбужденных молекул. [c.123]

Массовые силы пропорциональны массе движущейся элементарной частицы и характеризуются ускорением (например, гравитационным или центробежным). Величина массовой силы определяется произведением массы рассматриваемой элементарной частицы на ускорение, что в векторной форме можно представить так [c.19]

Элементарные процессы в плазме. Движение электрически заряженных частиц в плазме отличается от движения нейтральных частиц в газах. В обычном газе отдельная частица между двумя последовательными столкновениями движется с определенной постоянной скоростью, акт соударения можно представить как столкновение жестких шаров, путь отдельной частицы — ломаная зигзагообразная линия. При соударении нейтральных частиц направление движения и скорость меняются резко. В плазме заряженные частицы движутся под действием электрических полей ускоренно и замедленно. Ускоренное движение периодически заменяется замедленным, а замедленное — ускоренным. Траектория движения, как правило, — сложная зигзагообразная кривая, не содержащая прямолинейных участков. Плазма характеризуется большим числом разновидностей взаимодействий и соударений. Типичными взаимодействиями — соударениями являются нейтральная частица — нейтральная частица, ион — нейтральная частица, электрон — нейтральная частица, электрон — электрон, ион — ион. Взаимодействие заряженных частиц отличается от взаимодействия нейтральных атомов и молекул большим радиусом действия и коллективным характером. Каждый из перечисленных видов взаимодействий вносит свой индивидуальный вклад в физико-химические характеристики плазмы. Их строгий учет сталкивается с большими трудностями. [c.248]

Константы скоростей многих наиболее важных элементарных реакций при высоких температурах в настоящее время измерены довольно хорошо. Особенно это касается ка и эффективных значений kf[M] и набл[М]. определяющих кинетику рекомбинации в тех смесях, которые были непосредственно изучены. Необходимо значительно улучшить точность измерений скорости рекомбинации, прежде чем можно будет найти более надежные значения k , и для отдельных партнеров по соударениям. Также желательно иметь больше информации о константах скоростей важных бимолекулярных реакций кь, к и при высоких температурах. Некоторые константы могут быть получены без особых усовершенствований существующих экспериментальных методов путем дальнейшего изучения неравновесных концентраций промежуточных частиц в конце стадии воспламенения в специально подобранных условиях для нестехиометрических составов и при углубленном исследовании режима экспоненциального ускорения реакции в бедных смесях (разд. 2.3.2). [c.195]

Явление разделения электрических зарядов при механическом "йоздействии известно с глубокой древности. Статические генераторы, основанные на разделении зарядов, используются для ускорения элементарных частиц. Контактные разности потенциалов могут возникать при трении как разнородных, так и одинаковых твердых тел. Образование зарядов происходит путем перехода свободных электронов (металлы, полупроводники) -или слабо связанных ионов (диэлектрики). В любом случае возникает ди-польный слой, который при разделении поверхностей разрывается так, что поверхности оказываются заряженными. Их разряд сопровождается холодным излучением (трнболюминесценция) или химическими изменениями. Примером может служить спонтанный распад (взрыв) азида свинца (РЬЫз) при кристаллизации из раствора из-за накопления электрического заряда на поверхности. [c.111]

Исторически развитие ускорителей было вызвано требованиями ядерной физики и высоковольтной техники. Для исследований по ядерной физике в интервале энергий 0,5—10 Мэе существенное значение имеют высокая стабильность высоковольтного напряжения и возможность приспособить ускоритель к решению специальных физических проблем. В настоящее время электростатический генератор Ван-де-Граафа обычно применяется для получения ускоренных элементарных частиц, например электронов, протонов или дейтронов с энергиями 2, 3, 4 или 6 Мэе. Могут также ускоряться частицы большей массы и с различными (не единичными) зарядами. В настоящее время возможно получение с помощью ускорителей на постоянном напряжении частиц более высокой энергии (так называемые тандем-ускорители). Оказывается возможным достичь удвоения или утроения энергии частиц без повышения высоковольтного напряжения на ускорителе. Для исследовательских целей все большее значение приобретают устройства, с помощью которых можно получать управляемые импульсы частиц однородной энергии. Так, например, с помощью пульсирующего ионного тока можно получать импульсы нейтронов, которые используются для возбуждения атомного реактора в подкритиче-ском режиме или для проведения различных измерений по нейтронной физике. Эти нейтроны могут также использоваться и для активационного анализа. [c.86]

Осн, интересы относятся к ядерной физике и технике ускорения элементарных частиц. Совместно с Ф. X. Эйблсоном при бомбардировке урана нейтронами открыл [c.281]

Принцип циклотрона известен давно. Его с 30-х годов применяют для ускорения элементарных частиц. В ускс)-рителях частицы фиксировали просто когда линейная скорость, а с ней и радиус вращения достаточно возрастут, они натыкаются на мишень, установленную вблизи стенкй камеры (рис. 30). В масс-спектрометрии можно действовать так же, но в последние годы стали прибегать к импульсным [c.68]

ПРОТОН, элементарная частица, служащая ядром атома водорода и составной частью всех атомных ядер. Число П. в ядре характеризует порядковый номер хим. элемента. П. имеет положит, элементарный электрич. заряд массу покоя, равную 1,67 10 г спин, равный /з (в единицах постоянной Планка) магн. момент, равный 2,79 ядерного магнетона. Принадлежит к адронам (см. Элементарные частицы) и участвует во всех типах взаимодействий. П., по-видимому, стабилен, он является самым легким из ба-рионов. Ускоренные до высоких энергий П. широко использ. для осуществления ядерных реакций и получения пучков нестаб. частиц. [c.484]

Не спасает положения и естественное, казалось бы, предположение о том, что электроны вокруг ядра движутся по эллиптическим орбитам подобно планетам вокруг Солнца На эту мысль наталкивает сходство сил всемирного тяготения с кулоновскими Такая планетарная модель атома удержалась в физике до наших дней, но не более как наглядное изображение Реально атом в форме такой планетарной системы не может существовать, так как вращающиеся вокруг ядра электроны движутся ускоренно Но тогда они, как всякие ускоренно движущиеся заряженные частицы, должны излучать электромагнитные волны Действительно, если застав1пъ электроны двигаться по кругу (как в ускорителях элементарных частиц — синхротронах), то возникнет электромагнитное синхрот-ронное излучение [c.9]

Синхротронное излучение, возникающее при отклонении пучка электронов высокой энергии в магнитном поле, является самым мощным перестраиваемым источником света в верхней ультрафиолетовой и рентгеновской областях спектра. Конечно, оно постоянно возникает в синхротроне, представляющем собой установку, в которой при проведении исследований по физике элементарных частиц электроны ускоряются до очень больших энергий. Чтобы достичь таких высоких энергий электроны приходится многократно прогонять через зону ускоряющего напряжения. Такая операция называется рециркуляцией, и для ее осуществления необходимо изменять траекторию электронов, что осуществляется с помощью четрыех последовательно установленных отклоняющих магнитов, в каждом из которых пучок электронов поворачивается на 90°. Ускорение, которое необходимо для изменения направления, вызывает интенсивное излучение во всем спектральном диапазоне — от ближней ИК-области до рентгеновской. Совсем еще недавно это излучение сильно раздражало ученых, считавших его бесполезной потерей энергии. [c.214]

Бурное развитие техники ускорения заряженных частиц позволило изучать реакции, идущие под действием протонов, дейто-нов, а-частиц, нейтронов, у-квантов, электронов и мезонов (тяжелых электронов) очень большой энергии, измеряемой сотнями и тысячами электрон-вольт. Особый интерес представляет рассеяние элементарных частиц, т. е.. так называемые р, р , р, п и п, п рассеяния. Распределение рассеянных частиц по углам и энергиям позволяет сделать определенные заключения о характере сил элементарного взаимодействия между нуклонами, без чего невозможно построение теории ядерных сил. Рассеяние на легких ядрах позволило изучить распределение нуклонов в ядрах по их кинетической энергии. Кинетическая энергия нуклонов в ядрах при этом оказывается порядка нескольких миллонов или даже десятков миллионов электрон-вольт. [c.207]

С 1940 г. до настоящего времени в разных странах были синтезированы трансурановые элементы до атомного номера 102. В 1942 г. Э. Ферми впервые осуществил управляемую реакцию деления ядер урана в ядерном реакторе. В 1944—1945 гг. В. И. Векслер и Е. М. Макмиллан открыли принцип автофазировки в ускорении зарян<енных частиц. С 1946 г. в СССР, США и Англии создаются различные типы ускорителей элементарных частиц. В 1954 г. в СССР была создана первая в мире атомная электростанция. [c.237]

Источником энергии в разряде является электрическое поле, сообщающее ускорение в первую очередь свободным электронам, которые передают свою энергию молекулам газа посредством упругих и неупругих ударов. В результате неупругих ударов происходит возбуждение и ионизация молекул, а также диссоциация их на свободные ради1 алы или атомы. Принципиально любая нз этих частиц, т. е. возбужденная молекула, ион и свободный радикал, могут являться химически активной частицей, участвующей в первичном элементарном акте. За первичным актом могут последовать, в зависимости от условий, различные вторичные реакции, причем последние могут развиваться не только в самой плазме разряда, но и на стенках разрядной трубки. Таким образом, весьма сложная задача изучения механизма реакций в разряде сводится, во-первых, к выяснению природы первично активной химической частицы и характера первичного элементарного акта и, во-вторых, к изучению возможных вторичных реакций. Следует иметь в виду, что плазма разряда может быть изотермической и неизотермической. В изотермической плазме температуры электронного и [c.250]

Таким образом, для того чтобы генерировать в теле тепло, необходимо за счет подводимой извне энергии увеличить среднюю кинетическую энергию элементарных составляющих тела. Легко заключить, что если в системе, состоящ,ей из беспорядочно движущихся частиц, частп из них сообщить ускорение, то средняя кинетическая энергия всей массы частиц вследствие множества упругих соударений возрастет. [c.201]

Циркуляция частнц приводит к некоторому увеличению вязкости, так как переход каждой частицы из одного слоя градиентного потока в другой сопровождается ее ускорением или замедлением и передачей импульса, уравнивающего скорости частиц и слоя среды. Элементарная теория циркуляционной вязкости предполагает установйвшийся режим движения и постоянство заряда частиц, так что их скорость вдоль потока неизменна в пространстве и времени и отличается на постоянную величину Аи от скорости того слоя, Б котором она находится. В таком случае при- [c.201]

С энергетической точки зренйя ускорение реакций при катализе обусловлено снижением необходимых для их протекания энергий активаций (IV 2 доп. 10). На- -пример, энергия активации гомогенной реакции 2302-Н0 = 280з составляет 60 ккал/моль, а в присутствии платины она снижается до 15 ккал/моль. Такое сниже -ние получается в результате действия силового поля катализатора, за счет которого и осуществляется активированная адсорбция, т. е. отклонение внутренней структуры адсорбированных частиц от их наиболее устойчивого состояния. Даваемая таким образом реагирующей системе в кредит энергия возвращается катализатору при завершении элементарного процесса. Так как по мере снижения энергии активации число реакционноспособных частиц быстро возрастает, соответственно увеличивается и скорость реакции. [c.348]

НИИ кинетич. энергия относит, движения частиц остается постоянной, но меняется направление их движения, т. е. поток И.И. рассеивается при неупругих процессах кинетич. энергия И.И. мсходуется на ионизацию и возбуждение частиц среды. Для потока электронов характерны упругое рассеяние иа ядрах атомов среды и неупругие процессы-ионизация и возбуждение атомов и молекул при взаимод. с их электронньини оболочками (ионизационные потери) и генерация тормозного излучения при взаимод. с атомными ядрами (радиационные потери). Если энергия электронов не превышает 10 МэВ, во всех средах преобладают иоиизац. потери. Для потока ускоренных иоиов ионизац. потери доминируют при всех энергиях. Энергия, передаваемая заряженной частицей данному в-ву на единице длины ее пути, наз. тормозной способностью в-ва = dE dl ( -энергия, теряемая частицей при прохождении элементарного пути dl). Значение снижается с увеличением энергии заряженных частиц и растет с повышением ат. номера элемента, из к-рого состоит в-во среды. Глубина проникновения заряженных частиц в в-во характеризуется пробегом Л в воде ддя ионов Не с энергией 5,3 МэВ Д составляет 39 мкм, для электронов с энергией 5 МэВ-2,5 см. [c.254]

Ко1 да атомы с большими атомными весами подвергаются естественному распаду, то этот процесс сопровождается выделением очень больших количеств энергии, которые можно определить по кинетической энергии а-частпц илп электронов и длине волны улучей. В то же время при построении тяжелых атомов из более легких должны быть затрачены громадные количества энергии. Поэтому стабильные атомы с малыми атомными весами следует бомбардировать частицами с высокой энергией. В качестве таких частиц используются нейтроны, получаемые при ядерных реакциях, наиример в атомном реакторе. Используются также протоны, дейтроны и а-частицы, полученные естественным или искусственным путем и ускоренные в сильных электростатических полях с напряженностью до миллиона вольт. Так были синтезированы тяжелые атомы из легких и возникла новая химия элементарных ядер. Ниже приводится несколько примеров исследований, проведенных в важной области искусственного илп управляемого превращеии элементов. [c.216]

Обусловливается взаимодействием большинства металлов и их соединений, кремния, серы элементарной и связанной (колчедана) и др. неорганических материалов с окислителями, а некоторых металлов — с галогенами. Материалы воспламеняются также в результате др. экзотермических процессов, напр, при взаимодействии некоторых металлов с азотом (с образованием нитридов) и с углеродсодержащими газами (с образованием карбидов). Ускорение хим. превращения, приводящее к воспламенению, происходит гл. обр. при разогреве реагирующих веществ теплотой реакции (тепловое воспламенение) при этом первоначально хим. система разогревается либо вследствие притока тепла извне, либо (при В. пирофорных металлов, см. Пирофорность) в результате выделения тепла в самой системе. Повышение т-ры может привести к тому, что выделение тепла превысит его отвод, в результате чего стационарное течение реакции станет невозможным начнется лавинообразный саморазгон реакции с очень быстрым возрастанием т-ры, т. е. произойдет воспламенение. Подразумевается, что при этом обеспечен контакт материала с окислителем (напр., созданием газовзвеси, содержащей частицы твердого материала подводом окислителя к порошку материала перемешиванием порошка материала с окислителем) . материал может быть также в виде [c.217]

Особенности механохимических превращений в различных механических полях. Роль механич. напряжений заключается не только в инициировании активных частиц, но и в ускорении (или торможении) отдельных элементарных стадий химич. реакций. Пластич. деформации увеличивают скорость бимолекулярных реакций, к-рые лимитируются скоростью перемещения реагирующих частиц в объеме материала статич. сжатие, наоборот, тормозит эти процессы сдвиг и растяжение ускоряют распад радикалов со свободной валентностью в середине цепи и т. д. Изменения внутримолекулярной подвижности и надмолекулярной структуры прп деформировании полимеров также влияют на протекание химпч. реакций. Поэтому направление, скорость и энергетич. выход механохимич. превращений различны в разнообразных механич. полях, отличающихся [c.121]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология