Мјерење масе алфа и бета-честица

Нобелова награда за физику 2022. године

Аутор: проф. др Мирољуб Дугић(Институт за физику, Природно-математички факултет, Универзитет у Крагујевцу)Нобелову награду за физику за 2022. годину поделила су тројица експерименталних физичара за област заснивања квантне механике, Ален Аспе ...

Radioaktivnost

Сл.бр.5 Шема уређаја за мјерење масе и брзине наелектрисаних честица

Мјерење масе алфа и бета-честица нешто је сложеније него мјерење масе јона, с обзиром на то што се брзина ових честица не може одредити. Да би се ова тешкоћа превазишла, потребно је мјерити скретање честица у електричном и магнетном пољу. Шема уређаја који служи у ту сврху приказана је на слици број 5.

Сноп алфа или бета-честица,које емитује радиоактивни извор S, пролази између плоча кондензатора К, које имају облик кружних сегмената. У простору између ових плоча влада јако електрично поље. Смјер овог поља може се мијењати прекидачем P. Честица која се креће путањом означеном испрекиданим линијама упада у масени спектограф, пролази кроз отвор А на дијафрагми D и под дејством хомогеног магнетног поља B пада на фотографску плочу F.

Детаљније ћу размотрити кретање ове честице. Између плоча кондензатора К на честицу дјелује електрична сила qЕ. Да би се честица кретала по кружној путањи,између плоча кондензатора,ове електрична сила мора бити у динамичкој равнотежи са центрифугалном силом, треба да буде

$\frac {mv^2} {\rho} = qE$ (2)

Гдје је m-маса честице, р-познати полупречник кружних сегмената кондензатора К, q-наелектрисање честице, Е-јачина електричног поља. Све честице које немају брзину која задовољава услов, тј. брзину

$v = \sqrt{\frac {q} {m}} \rho E$ (3)

неће се кретати путањом означеном испрекиданом линијом на слици, нити ће доспјети у масени спектограф. Мјерењем растојања AC одређује се полупречник r путање честице у хомогеном магнетном пољу. Овај полупречник повезан је са брзином кретања честице релације , одакле је ; с брзином на релацији (3), однос масе и наелектрисане честице:

$\frac {q} {m} = \frac {\rho E} {B^2 r^2}$ (4)