Как найти треки осколков на фотографии

Цель
работы: применить закон сохранения импульса для объяснения
движения двух ядер, образовавшихся при делении ядра атома урана.

Оборудование:
фотография треков заряженных частиц, образовавшихся при делении ядра атома
урана и миллиметровая линейка.

Известно,
атомы и микрочастицы настолько малы, что не только не
поддаются восприятию ни одним из наших органов чувств, но их не различить даже
в электронный микроскоп. Откуда же берётся подробная информация о микромире?
Почему можно с уверенностью говорить о свойствах и параметрах атомов, ядер,
элементарных частиц? Когда физики говорят, что объекты микромира чрезвычайно
малы, движутся с огромными скоростями, а процессы в микромире чрезвычайно
быстротечны, то как они получают эту информацию, как измеряют величины,
характеризующие микрочастицы? Какие приборы используют? Каким образом
устанавливают законы ядерных взаимодействий?

Ученый-экспериментатор
с помощью тонкой чувствительной аппаратуры, не видя саму микрочастицу, по ее
следам, оставленным в веществе, определяет как факт прохождения частицы через
вещество, так и параметры и свойства (заряд, массу, энергию; как двигалась,
происходило ли столкновение и каков его результат и т.д.) микрочастиц. Принцип
действия разных приборов различен, но общее для всех них – это усиление
эффектов, производимых микрочастицей при прохождении через вещество (ее следов)
до величин, способных влиять на наши органы чувств.

Первичной
обработкой экспериментальных данных занимается область ядерной физики,
называемая кинематикой превращения элементарных частиц. Кинематика не
ставит задачи разгадать все загадки и тайны взаимоотношений частиц, симметрии
природы и др., но позволяет с опорой на общефизические понятия и законы на
основе точных расчётов и выкладок измерять параметры микрочастиц и
идентифицировать их, помогает увидеть то, что не под силу аппаратуре.

Рассмотрим
фотографию треков. На ней видны треки двух осколков, образовавшихся при делении
ядра атома урана, захватившего нейтрон. Ядро урана находилось в точке g,
указанной стрелочкой.

По
трекам видно, что осколки ядра урана разлетелись в противоположных направлениях
(излом левого трека объясняется столкновением осколка с ядром одного из атомов
фотоэмульсии, в которой он двигался).

Известно,
что законы сохранения играют в ядерной физике особую роль: это и инструмент
познания, и критерий истинности (если приборы показывают, что энергия или
импульс после взаимодействия или превращения не сохраняются, то это значит, что
была одна, а то и несколько незамеченных частиц). При переходе от макромира
к микромиру законы сохранения начинают действовать особенно эффективно. В
микромире действует принцип: “Всё, что не запрещено законами сохранения,
обязательно происходит.

Вспомним
основные законы сохранения, которые нам понадобятся для успешного написания
сегодняшней работы.

Закон
сохранения импульса

Векторная
сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, не меняется с течением
времени при любых движениях и взаимодействиях этих тел.

Закон
сохранения электрического заряда

В
ядерных реакциях суммарный электрический заряд во входном канале равен
суммарному электрическому заряду в выходном канале.

Закон
сохранения числа нуклонов

В
ядерных реакциях сумма массовых чисел до реакции равна сумме массовых чисел
после реакции.

Первое
задание будет следующим: на рисунке представлена
фотография деления ядра атома урана под действием нейрона на два осколка (ядро
находилось в точке g). Рассмотрите фотографию и найдите треки осколков.По
трекам видно, что осколки ядра атома урана разлетелись в противоположных
направлениях (излом левого трека объясняется столкновением осколка с ядром
одного из атомов фотоэмульсии). Длина трека тем больше, чем больше энергия
частицы. Толщина трека тем больше, чем больше заряд частицы и чем меньше ее
скорость.

Измерьте
длины треков осколков с помощью миллиметровой измерительной линейки и сравните
их.

Второе
задание: пользуясь законом сохранения импульса, объясните,
почему осколки, образовавшиеся при делении ядра атома урана, разлетелись в
противоположных направлениях.

Письменно
ответьте: одинаковы ли заряды и энергия осколков? В
ответе укажите, по каким признакам можно судить об этом?

Известно,
что осколки ядра урана представляют собой ядра атомов двух разных химических
элементов (например, бария, ксенона и др.) из середины таблицы Дмитрия
Ивановича Менделеева. Одна из возможных реакций деления урана может быть
записана в символическом виде следующим образом:

где
символом _ZX
обозначено ядро атома одного из химических элементов.

Третье
задание: пользуясь законом сохранения заряда и таблицей Дмитрия
Ивановича Менделеева, определите, что это за неизвестный элемент.

В
конце работы не забудьте сделать общий вывод о проделанной работе.

Лабораторная работа  
Изучение деления ядра атома урна по фотографии треков
Цель работы применить закон сохранения импульса для объяснения движения двух ядер, образовавшихся при делении ядра атома урана.
Оборудование  фотография треков заряженных частиц (рисунок 13), образовавшихся при делении ядра атома урана.
Пояснение
На данной фотографии вы видите треки двух осколков, образовавшихся при делении ядра атома урана, захватившего нейтрон. Ядро урана находилось в точке, указанной стрелочкой. По трекам видно, что осколки ядра урана разлетелись в противоположных направлениях (излом левого трека объясняется столкновением осколка с ядром одного из атомов фотоэмульсии, в которой он двигался).
Ход работы
Задание 1
Пользуясь законом сохранения импульса, объясните, почему осколки, образовавшиеся при делении ядра атома урана, разлетелись в противоположных направлениях.
Задание 2
Известно, что осколки ядра урана представляют собой ядра атомов двух разных химических элементов (например, бария, ксенона и др.) из середины таблицы Д.И. Менделеева. Одна из возможных реакций деления урана может быть записана в символическом виде следующим образом:
где символом X обозначено ядро атома одного из химических
элементов.
Пользуясь  законом  сохранения  заряда  и  таблицей
Д.И. Менделеева, определите, что это за элемент, и впишите его
символ в ядерную реакцию:
Как называется этот элемент?
Задание 3*
Какой из осколков, трек которого вы видите на рисунке 13, правый или левый, имеет меньшую массу? Почему?