Курсовая, контрольная работа. Примеры выполнения

Измерения

    Процесс измерений в физике микромира можно описать с помощью следующей упрощенной схемы. Пучок частиц падает на мишень из исследуемого вещества.

    В результате взаимодействия падающих частиц с частицами мишени из мишени вылетают различные частицы, которые регистрируются с помощью детектора. Если в результате столкновения изменяются только импульсы сталкивающихся частиц, то такой процесс называется упругим рассеянием. Если наряду с изменением импульсов сталкивающихся частиц изменяется и их внутреннее состояние или образуются другие частицы, то такой процесс называется неупругим рассеянием или реакцией.
    Пучки падающих на мишень частиц обычно получают на ускорителях, что позволяет сформировать частицы определенного типа и энергии необходимые по условиям эксперимента. Современные ускорители позволяют формировать пучки различных частиц (p, e, , K, и др.) от нескольких десятков кэВ до нескольких ТэВ. В некоторых экспериментах в качестве первичных частиц используют частицы, образующиеся в космическом пространстве, частицы образующиеся в ядерных реакциях. В экспериментах по исследованию солнечных нейтрино регистрируют нейтрино, образующиеся на Солнце. В этом случае мишень является одновременно и детектором частиц.
    При взаимодействии падающей частицы с веществом мишени наряду с исследуемыми реакциями могут происходить другие реакции, которые являются фоновыми и затрудняют наблюдение нужного процесса. Поэтому подбор детектирующих устройств, которые используются в экспериментах, представляет очень сложную проблему. Так например, в экспериментах по поиску антипротонов один антипротон образовывался на 10⁶ фоновых частиц, среди которых основное число составляли и K-мезоны, и  детектор должен был надежно выделить антипротоны из большого числа фоновых частиц. Для этого использовались различные комбинации счетчиков, включенных в схемы совпадений и антисовпадений.
    В физике высоких энергий часто используют детекторы, которые позволяют регистрировать все частицы, вылетающие из мишени. Так например, в пузырьковых камерах заряженные частицы, образовавшиеся в результате реакций, образуют видимые треки. Поиск интересующего события происходит в процессе последующего анализа кинематики и динамики событий.  Использование пузырьковой камеры позволило обнаружить странные и очарованные частицы, о существовании которых при подготовке экспериментов не было известно. Подбор мишени и детектора составляет одну из главных задач при подготовке эксперимента.
    При обработке результатов экспериментов обычно исходят из определенных моделей описывающих исследуемую реакцию. Согласие экспериментальных данных с предсказаниями модели служит ее подтверждением. Расхождения в случае правильно выполненного эксперимента свидетельствует о том, что нет достаточного понимания механизма исследуемого процесса и теоретическая модель нуждается в дальнейшем уточнении, либо должна быть радикально изменена. Так, например, результаты анализа экспериментов по рассеянию альфа-частиц на ядрах золота показали, что модель атома Томсона должна быть заменена на принципиально другую модель - планетарную модель атома.