RU2287172C2 - Detector for finding charged particles - Google Patents

Abstract

FIELD: physics of particles, possible use in cosmology, physics of high energies, in astrophysics for studying ultra-high energies.

SUBSTANCE: detector for finding and registering charged particles contains parallel-positioned transparent glass plates, between which current-conductive electrodes are positioned, and ferromagnetic liquid is injected. Plates are connected to permanent voltage source, with ballast resistance and with devices registering electric signal, while for visualization of spatially symmetric tracks forming on plates detector is provided with microscope.

EFFECT: simplified construction of detectors of high energy particles, high trustworthiness of their registration.

4 dwg

Description

Изобретение относится к физике, а именно к физике частиц и может быть использовано в космологии, физике высоких энергий, в астрофизике для изучения сверхвысоких энергий.The invention relates to physics, namely to particle physics and can be used in cosmology, high energy physics, and in astrophysics to study ultrahigh energies.

Обнаружение и регистрация заряженных частиц является в течение последних десятилетий одной из актуальных проблем. Это вызвано тем, что с точки зрения астрофизики и физики ядра, элементарные частицы являются источником излучения астрофизических объектов (оболочек сверхновых звезд Вольфа - Райе, черных дыр, активных ядер Галактик и квазаров). С другой стороны эти частицы имеют очень большую энергию, в тысячи раз превосходящую достигнутую на ускорителях. Поэтому изучение этой энергии с целью использования имеет неоценимое значение. Это направление - космофизический аспект регистрации и исследования космических лучей, позволит использовать их энергетический зарядный состав, создать механизм ускорения. При этом особый интерес вызывают быстродействующие, координатно-чувствительные детекторы с малым количеством вещества, в том числе детекторы ядерных излучений на базе SiC, газоразрядные, пористые эмиссионные детекторы, многопроволочные, микростриповые пористые и множество других. Однако вследствие сильного поглощения электронов ионизации в стенках пор флуктуации числа электронов, попавших в поры пористых эмиссионных детекторов, весьма велики. Поэтому указанные детекторы не удается использовать для высокоточных измерений ионизирующей способности частиц. Наилучшее амплитудное разрешение (25%) можно получить при снятии напряжения при облучении α-частицами с каждой проволоки многопроволочного детектора. (Журнал Успехи физических наук, т.165, №11,1995 г., стр.1330) В известном многопроволочном детекторе в качестве диэлектрика использовано расположенное между катодами пористое вещество. Катодные электроды изготовлены из мелкоструктурной сетки и расположены параллельно друг другу. Между катодами натянуты анодные нити на определенном расстоянии.The detection and registration of charged particles has been one of the most pressing problems over the past decades. This is due to the fact that, from the point of view of astrophysics and nuclear physics, elementary particles are a source of radiation from astrophysical objects (shells of Wolf – Rayet supernovae, black holes, active galactic nuclei and quasars). On the other hand, these particles have a very large energy, thousands of times higher than that achieved in accelerators. Therefore, the study of this energy for the purpose of use is invaluable. This direction is the cosmophysical aspect of registration and research of cosmic rays, which will make it possible to use their energy charge composition and create an acceleration mechanism. Of particular interest are high-speed, coordinate-sensitive detectors with a small amount of substance, including SiC-based nuclear radiation detectors, gas discharge, porous emission detectors, multiwire, microstrip porous and many others. However, due to the strong absorption of ionization electrons in the pore walls, the fluctuations in the number of electrons trapped in the pores of porous emission detectors are very large. Therefore, these detectors cannot be used for high-precision measurements of the ionizing ability of particles. The best amplitude resolution (25%) can be obtained by removing the voltage when α-particles are irradiated from each wire of a multiwire detector. (Journal of Uspekhi Fizicheskikh Nauk, vol. 165, No. 11.1995, p. 1330) In the well-known multi-wire detector, a porous substance located between the cathodes is used as a dielectric. The cathode electrodes are made of fine-grained mesh and are parallel to each other. Between the cathodes, anode filaments are tensioned at a certain distance.

Данный детектор используют следующим образом. Заряженная частица в стенках пор образует электроны ионизации, часть которых, попав в поры, ускоряется под воздействием электрического поля и, приобретая достаточную энергию, выбивает со стенок пор новые электроны. Так повторяется во всех поколениях вторичных электронов, вследствие чего вторичные электроны внутри диэлектрического слоя размножаются лавинообразно. Хорошие эмиссионные свойства этих диэлектриков обусловлены большой шириной запрещенной зоны ( ΔW≈4÷8 Эв) и объясняются тем, что внутренние вторичные электроны энергией W<ΔW при небольших нарушениях кристаллической решетки, находясь в зоне проводимости, не могут терять свою энергию, взаимодействуя с электронами валентной зоны. Вследствие этого потери вторичных электронов в диэлектриках малы, глубина выхода для них сравнительно велика и большая их часть доходит до поверхности, имея достаточную энергию для преодоления поверхностного барьера. Таким образом, если к пористому диэлектрику приложить внешнее электрическое поле, то внутри него объемный заряд возникать не будет и можно ожидать вторичную эмиссию с большим коэффициентом. Вторичный ток до 1000 раз может превосходить ток первичных электронов. При этом вторичный ток возрастает медленно и достигает максимума спустя некоторое время после включения первичного пучка. После выключения пучка вторичный ток не исчезает сразу, т.е. наблюдается инерционная самоподдерживающаяся эмиссия. Опыты показали, что преимущества внешнего электрического поля отчетливо проявляются, когда интенсивность потока проходящих через эмиттер частиц настолько мала, что недостаточна для проявления поляризационных эффектов.This detector is used as follows. A charged particle in the pore walls forms ionization electrons, some of which, once in the pores, are accelerated by an electric field and, acquiring sufficient energy, knock out new electrons from the pore walls. This is repeated in all generations of secondary electrons, as a result of which secondary electrons inside the dielectric layer multiply like an avalanche. The good emission properties of these dielectrics are due to the large band gap (ΔW≈4 ÷ 8 EV) and are explained by the fact that internal secondary electrons with an energy W <ΔW with small violations of the crystal lattice, being in the conduction band, cannot lose their energy by interacting with electrons valence band. As a result of this, the loss of secondary electrons in dielectrics is small, the exit depth for them is relatively large, and most of them reach the surface, having enough energy to overcome the surface barrier. Thus, if an external electric field is applied to the porous dielectric, then a space charge will not arise inside it and secondary emission with a large coefficient can be expected. Secondary current up to 1000 times can exceed the current of primary electrons. In this case, the secondary current increases slowly and reaches a maximum some time after the primary beam is turned on. After turning off the beam, the secondary current does not disappear immediately, i.e. inertial self-sustaining emission is observed. The experiments showed that the advantages of an external electric field are clearly manifested when the intensity of the flow of particles passing through the emitter is so small that it is insufficient for the manifestation of polarization effects.

Недостатки: интерпретировать результаты не просто вследствие чрезвычайной сложности структуры пористых сред, бесконтрольности количества и вида примесей, а также характера кристаллической структуры стенок пор. Рабочая поверхность ограничена из-за трудностей, связанных с необходимостью натягивать анодные проволоки на расстояниях порядка 0,1 мм друг от друга.Disadvantages: to interpret the results is not just due to the extreme complexity of the structure of porous media, uncontrolled quantity and type of impurities, as well as the nature of the crystalline structure of the pore walls. The working surface is limited due to the difficulties associated with the need to stretch the anode wires at distances of about 0.1 mm from each other.

Известны твердотельные трековые детекторы (Клайнкнехт К. Детекторы корпускулярных излучений. М., 1990 г.), имеющие в качестве диэлектрика слюду. Проходя сквозь вещество, атомные и субатомные частицы оставляют на слюде треки, имеющие форму полых цилиндрических каналов, причем вещество, занимавшее канал, выбрасывается в окружающую среду или уплотняет стенки канала. Отметим, что осколки деления создают треки с размерами лишь до 50 ангстрем, которые можно обнаружить и оценить с помощью электронного микроскопа. Недостатком является, во-первых, то, что след не оставляют протоны и α-частицы и их нельзя зарегистрировать. Видимыми являются только треки целых ядер (например, ядер железа) и осколков их деления, т.е. очень тяжелые частицы. Для регистрации их требуются большие листы пластиков. Таким образом, указанные детекторы требуют усовершенствования, так как они материалоемкие, вызывают технические трудности при изготовлении.Solid-state track detectors are known (Kleinknecht K. Detectors of corpuscular radiation. M., 1990), having mica as the dielectric. Passing through a substance, atomic and subatomic particles leave tracks in the mica in the form of hollow cylindrical channels, and the substance occupying the channel is released into the environment or condenses the walls of the channel. Note that fission fragments create tracks with sizes up to only 50 angstroms, which can be detected and evaluated using an electron microscope. The disadvantage is, firstly, that protons and α particles do not leave a trace and cannot be registered. Only tracks of whole nuclei (for example, iron nuclei) and fragments of their fission are visible, i.e. very heavy particles. To register them, large sheets of plastic are required. Thus, these detectors require improvement, since they are material-intensive and cause technical difficulties in manufacturing.

За ближайший аналог принята установка для исследования космических лучей сверхвысоких энергий (10¹⁵-10¹⁷ эВ), разработанная С.Н.Верновым, Г.Т.Зацепиным и Г.Б.Христиансеном в МГУ (hit://www.machaon.ru/mp50/ Cosmos.htm. Развитие экспериментальных исследований по физике космических лучей, с.10). Установка является лабораторным корпусом с помещениями для детекторов электронов и адронов и подземными помещениями для мюонных детекторов. Вокруг корпуса расположены передвижные годоскопы, выполненные как параллельные пластины. Детекторы электронов плотно покрывают рабочую площадь установки.The closest analogue is the installation for the study of ultrahigh-energy cosmic rays (10 ¹⁵ -10 ¹⁷ eV), developed by S. N. Vernov, G. T. Zatsepin and G. B. Khristiansen at Moscow State University (hit: //www.machaon.ru / mp50 / Cosmos.htm. Development of experimental studies in cosmic ray physics, p.10). The facility is a laboratory building with rooms for electron and hadron detectors and underground rooms for muon detectors. Around the case are mobile hodoscopes, made as parallel plates. Electron detectors tightly cover the installation area.

Установка позволяет регистрировать атмосферные ливни с помощью годоскопов, получая данные о положении оси ливня, расстояния от оси до каждого детектора, числе частиц в ливне. Для определения направления оси широких атмосферных ливней установка снабжена сцинтилляционными счетчиками.The setup allows recording atmospheric showers using hodoscopes, receiving data on the position of the shower axis, the distance from the axis to each detector, and the number of particles in the shower. To determine the direction of the axis of extensive air showers, the installation is equipped with scintillation counters.

Данная установка, безусловно, сыграла неоценимую роль в изучении космических лучей при регистрации в области сверхвысоких энергий и явилась пионерским решением, которое повлекло за собой целую серию решений, новые направления развития в физике космических лучей, создание подобных, более мощных установок для регистрации космических лучей с энергией 10¹⁷-10²¹ эВ.This installation, of course, played an invaluable role in the study of cosmic rays during registration in the region of ultrahigh energies and was a pioneering solution that entailed a whole series of solutions, new directions in the development of cosmic ray physics, the creation of similar, more powerful installations for detecting cosmic rays with energy 10 ¹⁷ -10 ²¹ eV.

Несмотря на несомненные успехи в создании установок такого типа, следует отметить, что они также отличаются высокими материальными затратами, требуют оснащения дорогостоящими приборами, сложны конструктивно.Despite the undoubted successes in creating installations of this type, it should be noted that they also have high material costs, require equipping with expensive devices, and are structurally complex.

Задачи. Упростить конструкцию детекторов для обнаружения заряженных космических частиц, обеспечить точность, достоверность, расширить арсенал средств для регистрации сверхмощных энергетических частиц и их осколков.Tasks. To simplify the design of detectors for the detection of charged cosmic particles, to ensure accuracy, reliability, and expand the arsenal of tools for recording heavy-duty energy particles and their fragments.

Сущностью изобретения является детектор для обнаружения и регистрации заряженных частиц, содержащий параллельно расположенные прозрачные стеклянные электроды - пластины, соединенные с источником напряжения и устройствами, регистрирующими ток - осциллографом и самописцем. Между пластинами заключают ферромагнитную жидкость (ФМЖ) - высокодисперсную фазу магнетита в поверхностно-активном веществе, пептизированную в смешанном растворителе, содержащем низкокипящие углеводородные компоненты, причем одновременно на поверхности прозрачных электродов фиксируются треки заряженных частиц, определяющие СРТ-симметрию материи.The essence of the invention is a detector for the detection and registration of charged particles, containing parallel transparent glass electrodes - plates connected to a voltage source and devices that record current - an oscilloscope and a recorder. A ferromagnetic liquid (FMF) is enclosed between the plates - a highly dispersed phase of magnetite in a surfactant peptized in a mixed solvent containing low-boiling hydrocarbon components, and simultaneously tracks of charged particles that determine the CPT symmetry of matter are fixed on the surface of the transparent electrodes.

Техническим результатом предлагаемого устройства является то, что при прохождении заряженных частиц через пленку ФМЖ частица кавитационно вызывает разрушение поверхности стекла, что позволяет при конструктивно простом оформлении детектора обнаружить и зарегистрировать их электронными средствами, а также определить их физические характеристики (вольтамперная характеристика, время прохождения частиц).The technical result of the proposed device is that when charged particles pass through the PMF film, the particle cavitationally destroys the glass surface, which makes it possible to detect and register them electronically with a structurally simple detector design, as well as determine their physical characteristics (current-voltage characteristic, particle transit time) .

Кроме того, одновременно при помощи микроскопа можно визуально увидеть следы-треки, образованные при движении частиц между пластинами, и также определить физические характеристики типа азимут пролета, класс частиц (изотопы, ядра, легкие частицы), энергию частиц, спин-частиц. Детекторы легко трансформировать по размерам для любых задач ядерной спектроскопии, они не металлоемки, не дорогостоящи. Детектор схематически для лучшего понимания изображен на фиг.1, где 1 - пластины, 2 - ФМЖ, 3 - самописец, 4 - осциллограф, 5 - детектируемая частица, 6 - осколки частиц, 7 - балластное сопротивление, 8 - источник напряжения.In addition, simultaneously using a microscope, you can visually see the tracks-tracks formed during the movement of particles between the plates, and also determine physical characteristics such as azimuth span, particle class (isotopes, nuclei, light particles), particle energy, spin particles. The detectors are easy to transform in size for any nuclear spectroscopy task, they are not metal-intensive, not expensive. The detector is schematically shown for better understanding in FIG. 1, where 1 is a plate, 2 is a FMG, 3 is a recorder, 4 is an oscilloscope, 5 is a detectable particle, 6 is particle fragments, 7 is ballast resistance, 8 is a voltage source.

Устройство работает следующим образом. Формируют цепь детектора из источника напряжения 8, балластного сопротивления 7, соединенного с токопроводящими электродами, нанесенными на стеклянные пластины 1, между которыми размещена ферромагнитная жидкость 2. К последовательно соединенной цепи из пластин, балластного сопротивления, блока питания, подключают самописец 3 и осциллограф 4. Электрические сигналы, создаваемые пролетающими через жидкость частицами, регистрируют осциллографом и самописцем (фиг.1). На внутренней поверхности пластин частицы оставляют следы-треки (фиг.2, 3, 4). Нами выявлено, что пролетающие космические частицы высоких энергий порождают импульс напряжения в цепи, который регистрируется самописцем и осциллографом, а также оставляют на поверхности электродов пластин следы-треки. Это происходит за счет того, что пролетающие частицы производят ионизацию атомов и молекул ФМЖ, в результате возникают электроны и положительные ионы (ионные пары), т.е. носители зарядов, которые порождают ток.The device operates as follows. A detector circuit is formed from a voltage source 8, ballast resistance 7 connected to conductive electrodes deposited on glass plates 1, between which ferromagnetic liquid 2 is placed. A recorder 3 and an oscilloscope 4 are connected to a series-connected circuit of plates, ballast resistance, a power supply. Electrical signals generated by particles flying through a liquid are recorded by an oscilloscope and a recorder (FIG. 1). On the inner surface of the wafers, particles leave traces of tracks (FIGS. 2, 3, 4). We found that flying high-energy cosmic particles generate a voltage pulse in the circuit, which is recorded by a recorder and an oscilloscope, and also leave track marks on the surface of the plate electrodes. This is due to the fact that flying particles ionize the atoms and molecules of the PMF, as a result, electrons and positive ions (ion pairs) arise, i.e. charge carriers that generate current.

Детектируемая частица (5), пролетая через чувствительный слой ферромагнитной жидкости (2), заключенный между двумя прозрачными токопроводящими пластинами (1), создает ионизацию n пар ионов на расстоянии x_о от анода. Если на пластины подать потенциал V_o, а через D обозначить расстояние между пластинами и через С_о - емкость детектора, тогда первоначально запасенная энергия детектора равна ¹/₂ С_о V_o ². При перемещении заряда ne на расстояние от x_о до х, произойдет изменение потенциальной энергии на величину:A detected particle (5), flying through a sensitive layer of ferromagnetic fluid (2), enclosed between two transparent conductive plates (1), creates the ionization of n pairs of ions at a distance x _about from the anode. When the feed plate potential V _o, and by D denotes the distance between the plates and through _a C - capacity of the detector, then the stored energy detector initially equal to _^1/2 C _o V _o ^2. When moving the charge ne at a distance from x _about to x, the potential energy will change by the amount:

е - заряд электрона; ε_o=V_o/d - напряженность поля;e is the electron charge; ε _o = V _o / d is the field strength;

V - потенциал на катоде после перемещения заряда ne.V is the potential at the cathode after moving the charge ne.

Регистрирующими устройствами (3,4), подключенными к балластному сопротивлению (7), можно измерять зависимость амплитуды импульса U от смещения носителей зарядаBy recording devices (3,4) connected to the ballast resistance (7), it is possible to measure the dependence of the pulse amplitude U on the displacement of charge carriers

а также временную зависимость U(t). Средняя скоростью носителей зарядов υ± в направлении электродов при заданной напряженности электрического поля ε_о определяет временную амплитуду импульса:as well as the time dependence of U (t). The average velocity of the charge carriers υ ± in the direction of the electrodes for a given electric field strength ε _о determines the temporal amplitude of the pulse:

где «-» относится к электронам, ne - заряд первичной ионизации.where "-" refers to electrons, ne is the charge of primary ionization.

Величина U(t) линейно возрастает до своего максимума.The value of U (t) increases linearly to its maximum.

Частицы с высокой энергией ~10¹⁵ эВ, влетающие в слой магнитной жидкости (мишень), разделяются на два потока, которые продолжают свое движение в пространстве между стеклом и жидкостью. Эффективность регистрации частиц зависит от состава ФМЖ, толщины мишени, ориентации относительно потока в пространстве (азимутального угла). В результате пролета частиц в пленке ФМЖ происходит поверхностное разрушение на пластинах (1) с затратами энергии ~ 10^-3 Дж. Так образуются треки (фиг.2, 3, 4), где 7 - поле пластины 1,8 - трек осколка 6. По форме разрушения поверхности пластин можно говорить, что энергия осколка составляет ~ 10¹⁷ эВ. На фиг.3 изображены фрагменты двух треков на внутренней поверхности горизонтально расположенных и наложенных друг на друга стекол с ФМЖ между ними, где 9 - трек на верхнем стекле, 10 - на нижнем стекле. В данном случае его энергия составила порядка 10¹⁵ эВ. На фиг.4 изображен еще один вариант треков от осколков, где 11 - след на верхнем стекле и 12 - на нижнем.Particles with a high energy of ~ 10 ¹⁵ eV, flying into a layer of magnetic fluid (target), are divided into two streams that continue to move in the space between the glass and the liquid. The efficiency of particle registration depends on the composition of the PMF, the thickness of the target, the orientation relative to the flow in space (azimuthal angle). As a result of the passage of particles in the film of PMF, surface destruction occurs on the plates (1) with an energy expenditure of ~ 10 ^-3 J. This is how the tracks are formed (Figs. 2, 3, 4), where 7 is the field of the plate 1.8 - track of fragment 6. According to the shape of the destruction of the surface of the plates, we can say that the energy of the fragment is ~ 10 ¹⁷ eV. Figure 3 shows fragments of two tracks on the inner surface of horizontally located and superimposed glasses with PMF between them, where 9 is a track on the upper glass, 10 on the lower glass. In this case, its energy was about 10 ¹⁵ eV. Figure 4 shows another version of the tracks from the fragments, where 11 is the track on the upper glass and 12 on the bottom.

Выбор ФМЖ для измерений кинетической энергии или удельных потерь энергии тяжелых ионов или осколков объясняется следующими причинами:The choice of PMF for measuring kinetic energy or specific energy loss of heavy ions or fragments is due to the following reasons:

1) полезный сигнал в ФМЖ значительно превышает шумы электронной аппаратуры;1) the useful signal in the PMF significantly exceeds the noise of electronic equipment;

2) высокая однородность мишени обеспечивает хорошую точность измерений энергии при помощи электронных устройств так и визуальным способам под микроскопом;2) the high uniformity of the target ensures good accuracy of energy measurements using electronic devices and visual methods under a microscope;

3) чувствительность слоя можно менять внешним электрическим полем;3) the sensitivity of the layer can be changed by an external electric field;

4) ФМЖ может находиться в ждущем режиме для регистрации пассивного типа частиц бесконечно долго (не требующего создания внешнего потенциала на катоде, обладающих энергией, достаточной для активации ФМЖ);4) the PMF can be in standby mode for detecting the passive type of particles for an infinitely long time (not requiring the creation of an external potential at the cathode that has enough energy to activate the PMF);

5) обладает очень высокой надежностью, так как частицы с большой энергией не могут вывести мишень из строя;5) it has a very high reliability, since particles with high energy cannot incapacitate a target;

6) при регистрации активного типа частиц (обладающих энергией, недостаточной для активации ФМЖ без внешнего поля) отсутствуют радиационные повреждения;6) when registering the active type of particles (having energy insufficient to activate PMF without an external field), there is no radiation damage;

7) простота конструкции счетчика позволяет собирать большие по площади модули для регистрации частиц.7) the simplicity of the design of the counter allows you to collect large area modules for registration of particles.

Технической сущностью предлагаемого изобретения является регистрация под микроскопом форм треков на поверхности пластин, порождаемых кавитацией и одновременное образование электрических сигналов, что позволяет просто и четко обеспечить решение поставленных задач. Поток осколков космической частицы в ФМЖ разделяется на две части, каждая из которых продолжает свое движение в области между жидкостью и стеклом. Траектории осколков симметричны относительно неподвижного центра масс. При движении осколка вблизи к поверхности стекла образуется область кавитации, обусловленная понижением давления за движущейся частицей. Возникает деформация слоя. Одновременно присутствует механизм разогрева жидкости, что приводит к ее вскипанию и образованию газовых пузырьков. Когда диаметр пузырька становиться в несколько раз больше длины свободного пробега электрона в газе, через последний проскакивает разряд. Напряжения, растягивающие поверхность, могут вызвать образования первичных трещин. Появление первичных трещин увеличивает сечения рассеяния и локальную плотность сил, делая процесс лавинообразным. Макроскопический характер рассеяния неравновесных электронов на поверхности приводит к выкалыванию части поверхности. Начальная концентрация электронов в жидкости n_i≈10¹⁵ см^-3. В конце действия по расширению пузырька газа концентрация неравновесных электронов на поверхности становится равной 10²²-10²³ см^-3. При схлопывании газового пузыря размером r_o=10^-3 см растягивающее напряжение на поверхности стекла σ_max=10⁷ Па. Это растягивающее напряжение является основной причиной начала разрушения поверхности в области движения частицы.The technical essence of the present invention is the registration under the microscope of the forms of tracks on the surface of the plates generated by cavitation and the simultaneous formation of electrical signals, which allows simple and clear solution to the tasks. The flow of fragments of a cosmic particle in the PMF is divided into two parts, each of which continues its movement in the region between the liquid and the glass. The trajectories of the fragments are symmetrical with respect to the fixed center of mass. When a fragment moves close to the glass surface, a cavitation region is formed due to a decrease in pressure behind the moving particle. There is a deformation of the layer. At the same time, there is a mechanism for heating the liquid, which leads to its boiling and the formation of gas bubbles. When the diameter of the bubble becomes several times larger than the mean free path of the electron in the gas, a discharge slips through the latter. Stresses that stretch the surface can cause primary cracking. The appearance of primary cracks increases the scattering cross sections and the local density of forces, making the process avalanche-like. The macroscopic nature of the scattering of nonequilibrium electrons on the surface leads to the puncturing of part of the surface. The initial concentration of electrons in the liquid is n _i ≈10 ¹⁵ cm ^-3 . At the end of the expansion of the gas bubble, the concentration of nonequilibrium electrons on the surface becomes 10 ²² -10 ²³ cm ^-3 . When a gas bubble collapses with a size of r _o = 10 ⁻³ cm, tensile stress on the glass surface σ _max = 10 ⁷ Pa. This tensile stress is the main reason for the onset of surface destruction in the region of particle motion.

Максимально удерживаемый перепад давления ФМЖ может быть записан:The maximum retention pressure drop of the PMF can be recorded:

Напряженность магнитного поля, создаваемого осколком, равна 5·10⁵ А·м^-1 при намагниченности 0.036Т, получаем Δр≈2·0⁴ Па. Если учитывать вращение магнитного осколка и прилипание частиц ФМЖ к поверхности стекла, то Δр возрастет до 60 кПа.The magnetic field generated by the fragment is 5 · 10 ⁵ A · m ^-1 with a magnetization of 0.036T, we obtain Δр≈2 · 0 ⁴ Pa. If we take into account the rotation of the magnetic fragment and the adherence of PMF particles to the glass surface, then Δp will increase to 60 kPa.

На фиг.2, 3, 4 изображены следы таких треков на стекле. Экспериментально определили работу, затрачиваемую на образование такого следа, и она равна 0,21·10^-3 Дж. Если исходить из значений коэффициента Пуассона 0,2 и общей площади следа ≈7,5·10^-4 см², тангенциальные напряжения для стекла равны v_th≈3·10⁸ Па. Отсюда получаем силу разрушения ≈0,225 kg, которая на пути длиной 0,1 см рождает энергию разрушения 2,25·10^-3 Дж.Figure 2, 3, 4 shows traces of such tracks on glass. The work spent on the formation of such a trace was experimentally determined, and it is 0.21 · 10 ^-3 J. Based on the values of the Poisson coefficient 0.2 and the total area of the trace ≈ 7.5 · 10 ^-4 cm ² , the tangential stresses for glass are equal to v _th ≈3 · 10 ⁸ Pa. From this we obtain the fracture force ≈0.225 kg, which on the path with a length of 0.1 cm gives rise to a fracture energy of 2.25 · 10 ^-3 J.

Исходя из этих рассуждений, частица, пролетающая над поверхностью стекла, должна обладать энергией ≈10¹⁵ эВ. Результаты экспериментов с данным детектором показали, что сфотографированные события распада космической частицы высокой энергии на два осколка обладают СР-симметрией. Симметрия между веществом и антивеществом позволяет изучать физику элементарных частиц и космологию, то есть напрямую осуществлять поиск ядер антивещества в космосе. Изучение сил, сохраняющих и нарушающих СР-симметрию, дает нам возможность неожиданного объединения самых разных областей знания. Природа этих сил пока не установлена, но она удивительна по красоте.Based on these considerations, a particle flying over a glass surface should have an energy of ≈10 ¹⁵ eV. The results of experiments with this detector showed that the photographed events of the decay of a high-energy cosmic particle into two fragments possess CP symmetry. The symmetry between matter and antimatter allows you to study elementary particle physics and cosmology, that is, directly search for antimatter nuclei in space. The study of forces that preserve and violate CP symmetry gives us the opportunity to unexpectedly unite the most diverse fields of knowledge. The nature of these forces has not yet been established, but it is amazing in beauty.

Claims (1)

Детектор для обнаружения и регистрации заряженных частиц, имеющий параллельно расположенные пластины, отличающийся тем, что между прозрачными стеклянными пластинами, имеющими токопроводящие электроды, расположена ферромагнитная жидкость, пластины соединены с источником постоянного напряжения, с балластным сопротивлением и с регистрирующими электрический сигнал устройствами и одновременно для визуализации образующихся на пластинах пространственно-симметричных треков детектор снабжен микроскопом.A detector for the detection and registration of charged particles having parallel plates, characterized in that between the transparent glass plates having conductive electrodes, there is a ferromagnetic fluid, the plates are connected to a constant voltage source, ballast resistance and devices that register an electrical signal and simultaneously for visualization the spatially symmetric tracks formed on the plates are equipped with a microscope.

Images