Дрейфовая камера. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Дрейфовая камера - прибор для определения координаты прохождения ионизирующей частицы, основанный на измерении времени дрейфа электронов - продуктов ионизации в газе, от места прохождения частицы до сигнальной проволоки (рис.). На сигнальную проволоку (анод) подаётся потенциал +U_С. На проволоки, замыкающие дрейфовые промежутки,

подаётся потенциал -U_Д. На проволоки, расположенные по бокам дрейфового промежутка, подаётся потенциал, равномерно распределённый от 0 до -U_д, создающий однородное электрич. поле вдоль дрейфового промежутка. Сигнал прохождения частицы (стартовый сигнал) задаётся внеш. детекторами, обычно сцинтилляционными детекторами. Сигнал окончания дрейфа вырабатывается электронами, размножающимися в газе лавинным образом вблизи анода (газовое усиление). Скорость дрейфа v_др электронов при заданной напряжённости электрич. поля определяется калибровочными измерениями. Зная интервал времени t_др между стартовым и конечным сигналами, определяют координату х проходящей частицы. Д. к. заключается в герметичную оболочку, к-рая заполняется газовой смесью. Обычно используется Аr с примесью многоатомного газа - изобутана, СО₂и др. Это позволяет обеспечить коэф. газового усиления К до 10⁶ и уменьшить зависимость v_др электронов от напряжённости электрического поля (в чистом Аr K~10³-10⁴). Осн. характеристика Д. к.- зависимость t_др от х. Т. к. v_др зависит от напряжённости электрич. поля и отношения компонентов газовой смеси, то эти параметры в Д. к. выбираются так, чтобы v_др была однородна по всему дрейфовому промежутку и не была бы чувствительна к их изменению (при 70% Аr и 30% С₄Н₁₀ напряжённость поля в дрейфовом промежутке ~1 кВ/см). Д. к. не различает частицы, прошедшие симметрично относительно сигнальной проволоки. Для устранения этого недостатка либо вводится 2-я сигнальная проволока, либо используется эффект несовпадения наведённых зарядов слева и справа от сигнальной проволоки. Сигнал с сигнальной проволоки поступает на усилитель-формирователь (порог 1-10 мкА, R_вх=50-250 Ом) и далее на преобразователь временных интервалов в код. Код заносится в счётчик и считывается ЭВМ. Для регистрации неск. частиц с одной сигнальной проволоки необходимо соответствующее кол-во счётчиков. Обычно в целях экономии сигнальные проволоки объединяют в группы. В каждой группе сигналы поступают на схему "или" и далее на преобразователь. При срабатывании любой проволоки её номер и показание счётчика заносятся в память. Макс. загрузка Д. к. определяется конструкцией Д. к. При больших дрейфовых промежутках ограничение наступает вследствие накопления пространств. заряда положит. ионов в дрейфовых промежутках. При малых дрейфовых промежутках и длинных проволоках ограничение может наложить длительность сигнала, к-рая определяется временем движения положит. ионов из области лавины. Длительность импульса тока обычно ~100 нс, что соответствует макс. нагрузке на проволоку ~10⁷ с^-1. При малых дрейфовых промежутках и коротких проволоках ограничение наступает из-за накапливания ионов вблизи сигнальной проволоки и снижения коэф. газового усиления. Для камеры с дрейфовым промежутком 1 мм макс. загрузка ~5-10⁷с^-1-см^-2. Дальнейшее продвижение в область больших загрузок достигается в т. н. с ц и н т и л л я ц и о н н о й Д. к., где регистрируется световой сигнал от высвечивания возбуждённых молекул газа вблизи сигнальной проволоки. Пространств. разрешение Д. к. с большой площадью R~1 мм, для небольших Д. к. R~0,1 мм. Ограничение в разрешении определяется диффузией электронов во время дрейфа, пробегом d-электронов, малой статистикой числа электронов на ед. длины следа частицы и вкладом электроники. Дальнейшее улучшение пространств. разрешения возможно при работе с газами под высоким давлением и с конденсир. инертными газами (до R~0,01 мм). При регистрации сложных событий возникает вопрос о пространств. разрешении двух соседних частиц. Длительность импульса тока с камеры (~100 нc) ограничивает величину разрешения на уровне неск. мм. Продвижение в область высоких разрешений (~0,1 мм) возможно при использовании инертного газа под давлением в неск. сотен атмосфер и при регистрации светового сигнала от высвечивания молекул газа, возбуждённых при движении электронов в сильном электрич. поле вблизи сигнальной проволоки. Принцип работы Д. к. был теоретически обоснован в 1968 [1]. Д. к. конструктивно разнообразны (плоские, цилиндрич. и сферич.). Плоские Д. к. больших размеров с невысоким R в наиб. степени соответствуют условиям нейтринных исследований на ускорителях заряженных частиц. В нейтринном эксперименте в ЦЕРНе Д. к. площадью 14 м² осуществляли локализацию мюонов с точностью до 1 мм. Для нейтринного калориметра в ИФВЭ используются 4-метровые камеры с дрейфовыми промежутками до 25 см. Для гибридного спектрометра (ЦЕРН) разработана Д. к. с размерами 2х4х5м³. Она имеет 2-метровые дрейфовые промежутки и предназначена для определения сорта частиц в событиях с высокой множественностью (см. Множественные процессы ).Д. к. с R = 60 мкм использовались в эксперименте на ускорителе ФНАЛ (см. Координатные детекторы). Д. к. нового поколения способны регистрировать полную картину сложного многочастичного события, подобно пузырьковой камере. Они используются в е⁺е^- - экспериментах на накопительных кольцах (см. Встречные пучки ).Д. к. ТРС в Беркли помимо регистрации треков даёт информацию о сорте частиц по измерению плотности ионизации вдоль трека в области релятивистского роста ионизац. потерь.

Литература по дрейфовым камерам

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.