Наглядный способ регистрации заряженных частиц

Наглядный способ
регистрации заряженных
частиц
11
О.ЕГОРОВ
Ф
ÈÇÈÊÅ ÈÇÂÅÑÒÍÛ ×ÅÒÛÐÅ ÔÓÍÄÀÌÅÍÒÀËÜ-
Иллюстрация П.Чернуского
íûõ òèïà âçàèìîäåéñòâèÿ: ãðàâèòàöèîííîå,
ýëåêòðîìàãíèòíîå, ñèëüíîå è ñëàáîå. Äâà ïåðâûõ ïðîñòèðàþòñÿ íà áîëüøèå ðàññòîÿíèÿ è ïîýòîìó
áûëè èçó÷åíû ðàíüøå äðóãèõ. ×òîáû èññëåäîâàòü
ñèëüíûå è ñëàáûå âçàèìîäåéñòâèÿ ìèêðî÷àñòèö, ìíîãèå èç êîòîðûõ ÿâëÿþòñÿ ýëåìåíòàðíûìè, íóæíû ðåàêòîðû, óñêîðèòåëè è âåñüìà èçîùðåííûå ìåòîäû íàáëþäåíèÿ.
Çíà÷èòåëüíàÿ ÷àñòü ÿâëåíèé ôèçèêè ìèêðîìèðà
ìîæåò áûòü îáúÿñíåíà ñ ïîìîùüþ ôîòîãðàôèé, ñäåëàííûõ â ïóçûðüêîâûõ êàìåðàõ. Î íèõ è ïîéäåò ðå÷ü
â ñòàòüå.
Как устроена пузырьковая камера
Ïóçûðüêîâàÿ êàìåðà áûëà èçîáðåòåíà àìåðèêàíñêèì ôèçèêîì Ä.Ãëåéçåðîì â íà÷àëå 50-õ ãîäîâ XX
âåêà (â 1960 ãîäó çà ýòî îòêðûòèå åìó áûëà ïðèñóæ-
12
Ê Â À Í T $ 2001/№6
äåíà Íîáåëåâñêàÿ ïðåìèÿ). Â ïóçûðüêîâîé êàìåðå
÷àñòèöà äâèæåòñÿ â ïåðåãðåòîé æèäêîñòè, ò.å. â
æèäêîñòè, íàãðåòîé âûøå òî÷êè êèïåíèÿ. Ýòî ñîñòîÿíèå íåóñòîé÷èâî, è ÷åðåç íåêîòîðîå âðåìÿ æèäêîñòü
íà÷èíàåò êèïåòü. Åñëè ÷åðåç êàìåðó ïðîëåòàåò áûñòðàÿ çàðÿæåííàÿ ÷àñòèöà, òî âñêèïàíèå ïðîèñõîäèò
îêîëî ñãóñòêîâ èîíîâ, è âäîëü ñëåäà ÷àñòèöû îáðàçóåòñÿ öåïî÷êà ïóçûðüêîâ. (Íå÷òî ïîõîæåå ìîæíî
íàáëþäàòü, áðîñèâ â ñòàêàí ñ ïèâîì ìåëü÷àéøóþ
êðóïèíêó ïîâàðåííîé ñîëè: ïàäàÿ, îíà îñòàâëÿåò
ñëåä èç ïóçûðüêîâ ãàçà.)
Ïóçûðüêîâûå êàìåðû îáû÷íî èñïîëüçóþòñÿ äëÿ ðåãèñòðàöèè àêòîâ âçàèìîäåéñòâèÿ ÷àñòèö âûñîêèõ ýíåðãèé ñ ÿäðàìè æèäêîñòè èëè àêòîâ ðàñïàäà ÷àñòèö. Â
ïåðâîì ñëó÷àå ðàáî÷àÿ æèäêîñòü èñïîëíÿåò ðîëü ìèøåíè è ðåãèñòðèðóþùåé ñðåäû. Äèàïàçîí âîçìîæíûõ
ðàáî÷èõ æèäêîñòåé ïóçûðüêîâîé êàìåðû î÷åíü âåëèê:
îò æèäêîãî âîäîðîäà äî æèäêîãî êñåíîíà. Òàêèì
îáðàçîì, êàìåðû ïîçâîëÿþò èçó÷àòü âçàèìîäåéñòâèå
ìèêðî÷àñòèö êàê ñ ñàìûì ëåãêèì ÿäðîì, ò.å. ïðîòîíîì,
òàê è ñî ñëîæíîé ÿäåðíîé ñèñòåìîé, ñîñòîÿùåé, íàïðèìåð, èç 54 ïðîòîíîâ è 77 íåéòðîíîâ (ÿäðî êñåíîíà).
Ïóçûðüêîâóþ êàìåðó óäàëîñü ïðåêðàñíî ïðèñïîñîáèòü ê ðàáîòå ñ ïóëüñèðóþùèìè óñêîðèòåëÿìè: öèêë åå
ðàáîòû äîñòàòî÷íî êîðîòîê, à èñêàæåíèÿ ñëåäîâ, âûçâàííûå òóðáóëåíòíûìè äâèæåíèÿìè æèäêîñòè, íåâåëèêè. Îáû÷íî êàìåðà ðàáîòàåò â ñèëüíîì ìàãíèòíîì
ïîëå, ÷òî ïîçâîëÿåò èçìåðèòü èìïóëüñû çàðÿæåííûõ
÷àñòèö è ïðîèçâåñòè âåñüìà òî÷íûé êèíåìàòè÷åñêèé
àíàëèç èññëåäóåìîãî ñîáûòèÿ.
Ïåðâûå ïóçûðüêîâûå êàìåðû èìåëè îáúåì âñåãî
ëèøü íåñêîëüêî êóáè÷åñêèõ ñàíòèìåòðîâ. Íà ðèñóíêå 1
ïîêàçàí ñëåä çàðÿæåííîé êîñìè÷åñêîé ÷àñòèöû, ïîëó÷åííûé â òàêîé êàìåðå, íàïîëíåííîé
æèäêèì ýôèðîì
ïðè òåìïåðàòóðå
140 °Ñ.
Ìíîãèå ëàáîðàòîðèè âíåñëè ñâîé
âêëàä â òåõíèêó ïóçûðüêîâûõ êàìåð.
Òàê, óæå ê ñåðåäèíå
60-õ ãîäîâ íà óñêîðèòåëÿõ ðàáîòàëè êàìåðû ìåòðîâûõ ðàçРис. 1. Первая пузырьковая камера ìåðîâ. Óïîìÿíåì,
3
Д.Глейзера. Ее объем всего лишь 2,5 см . íàïðèìåð, î ôðàíСосуд из толстого стекла наполнен эфи- öóçñêîé êàìåðå «Ìèром, который находится под давлением
и не кипит. Если давление снять, эфир ðàáåëü», ðàáîòàâøåé
окажется в перегретом состоянии и мо- íà óñêîðèòåëå Èíжет оставаться в нем довольно долго. ñòèòóòà ôèçèêè âûПрошедшая через камеру космическая
частица вызывает образование пузырь- ñîêèõ ýíåðãèé â Ïðî3
ков по своему следу, после чего начина- òâèíî (îáúåì 12 ì ),
Рис.2. Монтаж Большой Европейской Пузырьковой камеры (ВЕВС)
в ЦЕРНе.
î êàìåðå ÂÅÂÑ (Big European Bubble Chamber –
Áîëüøàÿ Åâðîïåéñêàÿ Ïóçûðüêîâàÿ Êàìåðà) â Åâðîïåéñêîì öåíòðå ÿäåðíûõ èññëåäîâàíèé (ÖÅÐÍ) áëèç
Æåíåâû (îáúåì 35 ì 3 ) è î êàìåðå óñêîðèòåëÿ
3
Ôåðìèåâñêîé ëàáîðàòîðèè â ×èêàãî (îáúåì 33 ì ).
Íà áîëüøèõ óñêîðèòåëÿõ äîñòàòî÷íî èìåòü îäíóäâå áîëüøèå êàìåðû. Èõ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü – ìèëëèîíû ñíèìêîâ â ãîä. Ñíàáäèâ ñíèìêàìè ëàáîðàòîðèè, èìåþùèå èçìåðèòåëüíóþ àïïàðàòóðó è åäèíóþ
ïðîãðàììó îáðàáîòêè, ìîæíî îáúåäèíèòü óñèëèÿ
ìíîãèõ íàó÷íûõ êîëëåêòèâîâ â ïîèñêàõ ðåäêèõ ñîáûòèé. Ñîâðåìåííûå èññëåäîâàíèÿ â îáëàñòè ôèçèêè
âûñîêèõ ýíåðãèé, âûïîëíåííûå ýòèì ìåòîäîì, ÷àñòî
çàêàí÷èâàþòñÿ ïóáëèêàöèÿìè, ó êîòîðûõ ìíîãèå
äåñÿòêè àâòîðîâ, èíîãäà ðàáîòàþùèõ íà ðàçëè÷íûõ
êîíòèíåíòàõ.
Íà ðèñóíêå 2 ïîêàçàí îáùèé âèä êàìåðû ÂÅÂÑ â
ìîìåíò ìîíòàæà. Êàìåðà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé öèëèíäð
âûñòîé 2 ì è äèàìåòðîì 3,7 ì, óâåí÷àííûé êóïîëüíûì
ñâîäîì, íà êîòîðîì ñìîíòèðîâàíû ÷åòûðå ôîòîêàìåðû
äëÿ ñòåðåîñêîïè÷åñêîãî ôîòîãðàôèðîâàíèÿ è ïåðèñêîïè÷åñêàÿ ñèñòåìà âèçóàëüíîãî íàáëþäåíèÿ.  íèæíåé
÷àñòè ðàñïîëîæåíà ðàñøèðèòåëüíàÿ ñèñòåìà, ïðåäíàçíà÷åííàÿ äëÿ ïåðèîäè÷åñêîãî, ñèíõðîíèçîâàííîãî ñ
èìïóëüñàìè óñêîðèòåëÿ, ñáðàñûâàíèÿ äàâëåíèÿ. Êàìåðà íàïîëíåíà æèäêèì âîäîðîäîì è ïîìåùåíà â âàêóóìíûé ðåçåðâóàð, èãðàþùèé ðîëü òåïëîèçîëèðóþùåãî
13
ñîñóäà Äþàðà (áîëüøîé òåðìîñ). Ïó÷îê ÷àñòèö ïðîõîäèò ïî äèàìåòðó êàìåðû, ïðèìåðíî íà ïîëîâèíå åå
âûñîòû. Êàìåðó îêðóæàþò êàòóøêè ñâåðõïðîâîäÿùèõ ñîëåíîèäîâ. Ñîëåíîèäû ðàñïîëîæåíû â ñâîåé
âàêóóìíîé êàìåðå, íàïîëíåííîé æèäêèì ãåëèåì. Âñå
óñòðîéñòâî îêðóæåíî áîëüøèì ìàãíèòíûì ýêðàíîì,
óìåíüøàþùèì ðàññåÿíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Âìåñòå ñî
âñåìè êðèîãåííûìè óñòðîéñòâàìè è ñâåðõïðîâîäÿùèì ìàãíèòîì, ðàáîòàþùèì ïðè òåìïåðàòóðå æèäêîãî ãåëèÿ, òàêàÿ êàìåðà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé óíèêàëüíîå ñîîðóæåíèå. Äëÿ åãî ñîçäàíèÿ ïîòðåáîâàëèñü
óñèëèÿ ó÷åíûõ ìíîãèõ ñòðàí.
Снимки событий в пузырьковых камерах
Ïîñìîòðèòå íà ðèñóíîê 3, ãäå ïðåäñòàâëåí òèïè÷íûé ñíèìîê â ïóçûðüêîâîé êàìåðå. Ìû âèäèì ñëåäû
ïó÷êà ÷àñòèö, ïðîíèçûâàþùåãî êàìåðó. Ýòî îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûå ïè-ìåçîíû ñ ýíåðãèåé îêîëî 1
ÃýÂ. Ñëåäû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé äóãè áîëüøîãî ðàäèóñà: êàìåðà íàõîäèòñÿ â ìàãíèòíîì ïîëå. Ðàññìîòðåâ
ñëåäû âíèìàòåëüíåå, çàìå÷àåì, ÷òî îíè îáðàçîâàíû
îòäåëüíûìè êàïëÿìè, à â ÷åòûðåõ-ïÿòè òî÷êàõ îò
îñíîâíîãî ñëåäà îòõîäÿò ñïèðàëüíûå òðàåêòîðèè.
Ýòî – ñëåäû ýëåêòðîíîâ, ïðîèñõîæäåíèå êîòîðûõ ìû
ñêîðî îáúÿñíèì.
Ïåðåéäåì ê îñíîâíîìó ñîáûòèþ, äåëàþùåìó ýòîò
ñíèìîê çàìå÷àòåëüíûì. Îíî ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé òàê
íàçûâàåìîå ïàðíîå ðîæäåíèå äâóõ íåéòðàëüíûõ ñòðàííûõ ÷àñòèö (òåðìèí «ñòðàííîñòü» ïîÿâèëñÿ êàê ðàç èççà îáíàðóæåíèÿ òàêèõ íåîáû÷íûõ ÷àñòèö). Îäèí èç ïèìåçîííûõ ñëåäîâ âíåçàïíî èñ÷åçàåò, à äàëåå ïî ïó÷êó
çàìå÷àåì äâå äâóõëó÷åâûå âèëêè, âåðøèíû êîòîðûõ
îáðàùåíû ê êîíöó ñëåäà. Ìû ìîæåì ïðåäïîëîæèòü,
÷òî ïðè èñ÷åçíîâåíèè ïè-ìåçîíà âîçíèêëè äâå íåéòðàëüíûå ÷àñòèöû, ðàñïàä êîòîðûõ è íàáëþäàåòñÿ â
âèäå âèëêè. Äåéñòâèòåëüíî, ñëåäû ÷àñòèö â âèëêå
ñîîòâåòñòâóþò çàðÿäàì ïðîòèâîïîëîæíûõ çíàêîâ. Íå
ïðèâîäÿ äîêàçàòåëüñòâ, óêàæåì, ÷òî íàáëþäàåìîå ÿâëåíèå ìîæíî îïèñàòü òàêèìè ðåàêöèÿìè:
π − + p → Λ0 + K 0 ,
Λ0 → π − + p ,
K0 → π+ + π− .
Отклонение частицы магнитным полем
и определение ее импульса
Ñëåäû ÷àñòèö íà íàøèõ ñíèìêàõ – ëèáî äóãè áîëüøîãî ðàäèóñà, åñëè ýòî òÿæåëûå ÷àñòèöû, ëèáî ñïèðàëè â
ñëó÷àå ýëåêòðîíîâ è ïîçèòðîíîâ. Èñêðèâëåíèå òðàåêòîðèè âîçíèêàåò ïîä äåéñòâèåì ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Íà
çàðÿæåííóþ ÷àñòèöó â ìàãíèòíîì ïîëå äåéñòâóåò ñèëà
Ëîðåíöà, íàïðàâëåííàÿ ïåðïåíäèêóëÿðíî êàê ñêîðîñ→
òè ÷àñòèöû v , òàê è âåêòîðó èíäóêöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ
→
Ïîÿñíèì, ÷òî îíè îçíà÷àþò.
4 Êâàíò ¹ 4
Рис.3. Фотография и интерпретация совместного рождения K-мезо−
на и Λ -гиперона при столкновении отрицательного пи-мезона π
с протоном p в камере Альвареца
4 Êâàíò ¹ 6
−
Îòðèöàòåëüíûé ïè-ìåçîí ( π ) ñòîëêíóëñÿ ñ ïðîòîíîì (ð) æèäêîãî âîäîðîäà, ïðè ýòîì îáðàçîâàëèñü äâå
íåéòðàëüíûå íåñòàáèëüíûå ÷àñòèöû – Λ0 -ãèïåðîí è
K 0 -ìåçîí. Ýòà ðåàêöèÿ – òèïè÷íûé ïðèìåð ñèëüíîãî
âçàèìîäåéñòâèÿ. Îíî ïðîèñõîäèò çà âðåìÿ ïîðÿäêà
10 −23 ñ. Çà òàêîå âðåìÿ ïè-ìåçîí, äâèãàÿñü ñî ñêîðîñòüþ
ñâåòà, «ïðîíèçûâàåò» ïðîòîí.
Íåéòðàëüíûå ñòðàííûå ÷àñòèöû Λ0 è K 0 íå îñòàâëÿþò ñëåäîâ â êàìåðå, è ìû âèäèì ëèøü ðåçóëüòàòû èõ
0
ðàñïàäà: Λ -ãèïåðîí ðàñïàäàåòñÿ íà ïðîòîí è π − -ìåçîí,
0
à K -ìåçîí – íà äâà ïèîíà. Ïî ñðàâíåíèþ ñî âðåìåíåì
âçàèìîäåéñòâèÿ ïèîíà ñ ïðîòîíîì âðåìÿ æèçíè ýòèõ
÷àñòèö êðàéíå âåëèêî. Äåéñòâèòåëüíî, ðàññòîÿíèå äî
ðàñïàäà îò ìåñòà ðîæäåíèÿ (íà èñòèííîì ñíèìêå)
áëèçêî ê 10 ñì. Èìåÿ ñêîðîñòü, äàæå ðàâíóþ ñêîðîñòè
ñâåòà, îíè ïðîëåòÿò ýòî ðàññòîÿíèå çà 3 ⋅ 10–10 ñ. Ñíèìîê
«ðàññêàçàë» íàì, ÷òî âðåìÿ æèçíè ýòèõ ÷àñòèö ïðèìåðíî â 1013 ðàç áîëüøå âðåìåíè èõ îáðàçîâàíèÿ â ïèîíïðîòîííîì âçàèìîäåéñòâèè. Î÷åâèäíî, ÷òî ðàñïàäû
ñòðàííûõ ÷àñòèö âûçûâàþòñÿ ñèëàìè, êîòîðûå íàìíîãî ïîðÿäêîâ ìåíüøå ñèë, âûçâàâøèõ èõ ðîæäåíèå.
Òàêèì îáðàçîì, ìû ïðèõîäèì ê ïðåäñòàâëåíèþ î
ñèëüíûõ è ñëàáûõ âçàèìîäåéñòâèÿõ. Ïåðâûå îòâåòñòâåííû çà ðîæäåíèå íîâûõ ÷àñòèö, âòîðûå – çà èõ
ðàñïàä.
Äàëüíåéøàÿ íàøà çàäà÷à – âûÿñíèòü, êàê âûãëÿäÿò
â ïóçûðüêîâîé êàìåðå íåêîòîðûå ýëåêòðîìàãíèòíûå
âçàèìîäåéñòâèÿ. Èìåííî îíè ñîçäàþò èîíû è ýëåêòðîíû – çàðîäûøè êàïåëü, è îíè æå îòêëîíÿþò ÷àñòèöû â
ìàãíèòíîì ïîëå. Ýëåêòðîìàãíèòíûå âçàèìîäåéñòâèÿ
äàþò âîçìîæíîñòü îòîæäåñòâèòü ÷àñòèöó: îïðåäåëèòü
åå çàðÿä, ìàññó, ýíåðãèþ è èìïóëüñ.
B . Åñëè ÷àñòèöà âëåòàåò â ìàãíèòíîå ïîëå ïåðïåíäèêóëÿðíî ïîëþ, òî îíà äâèæåòñÿ ïî îêðóæíîñòè, åñëè æå
îíà âëåòàåò ïîä óãëîì—òî ïî âèíòîâîé ëèíèè. Íà
ðàçíîèìåííî çàðÿæåííûå ÷àñòèöû, äâèæóùèåñÿ â îäíîì íàïðàâëåíèè, äåéñòâóþò ïðîòèâîïîëîæíî íàïðàâëåííûå ñèëû – èìåííî ïîýòîìó ñëåäû ýëåêòðîíîâ è
ïîçèòðîíîâ ðàñõîäÿòñÿ â ðàçíûå ñòîðîíû.
Çàïèøåì âòîðîé çàêîí Íüþòîíà äëÿ ÷àñòèöû ñ çàðÿäîì Ze è ìàññîé m, äâèæóùóþñÿ ïî îêðóæíîñòè â
ìàãíèòíîì ïîëå ñ èíäóêöèåé Â. Ïðè÷åì ñäåëàåì ýòî â
òàêîé ôîðìå, êîòîðàÿ ïðèãîäíà êàê äëÿ ìåäëåííûõ,
òàê è äëÿ áûñòðûõ ÷àñòèö, â òîì ÷èñëå è äëÿ óëüòðàðåëÿòèâèñòñêèõ, ñêîðîñòü êîòîðûõ áëèçêà ê ñêîðîñòè
ñâåòà:
→
∆p →
= F.
∆t
Ê Â À Í T $ 2001/№6
14
Åñëè ÷àñòèöà äâèæåòñÿ ïî îêðóæíîñòè ðàäèóñîì R ñî
→
ñêîðîñòüþ v, òî åå èìïóëüñ p , îñòàâàÿñü ïîñòîÿííûì
ïî ìîäóëþ, ïîâîðà÷èâàåòñÿ ñ óãëîâîé ñêîðîñòüþ
ω = v R . Ïðè ýòîì èçìåíåíèå èìïóëüñà çà âðåìÿ ∆t
ðàâíî ∆p = p∆ϕ = pω∆t (ïðîâåðüòå ýòî ñàìîñòîÿòåëüíî). Òîãäà âòîðîé çàêîí Íüþòîíà ïðèíèìàåò âèä
pω = ZevB .
(Åñëè ÷àñòèöà äâèæåòñÿ ìåäëåííî, òî p = mv, è â ëåâîé
÷àñòè ïîñëåäíåãî ðàâåíñòâà ïîÿâëÿåòñÿ ïðîèçâåäåíèå
ìàññû íà öåíòðîñòðåìèòåëüíîå óñêîðåíèå. Äëÿ ðåëÿòèâèñòñêèõ è óëüòðàðåëÿòèâèñòñêèõ ÷àñòèö ýòî íå òàê.)
Ïîäñòàâëÿÿ ñþäà v = ωR , ïîëó÷àåì ôîðìóëó, âûðàæàþùóþ èìïóëüñ ÷àñòèöû ÷åðåç ðàäèóñ îêðóæíîñòè:
p = ZeRB.
Ñïåöèàëèñòû, ðàáîòàþùèå íà óñêîðèòåëÿõ, ëþáÿò
âûðàæàòü íå èìïóëüñ, à ïðîèçâåäåíèå èìïóëüñà íà
ñêîðîñòü ñâåòà, ò.å. âåëè÷èíó ðñ, èìåþùóþ ðàçìåðíîñòü ýíåðãèè. Ðàçäåëèâ íà çàðÿä ýëåêòðîíà, ìû âûðàçèì ýòó âåëè÷èíó â ýëåêòðîí-âîëüòàõ. Êðîìå òîãî,
ôèçèêè ïðèâûêëè èçìåðÿòü ìàãíèòíóþ èíäóêöèþ íå â
òåñëàõ, à â ãàóññàõ (1 Ãñ = 10 −4 Òë). Ó÷òÿ âñå ýòî,
ïîëó÷èì ðàáî÷óþ ôîðìóëó, êîòîðàÿ èñïîëüçóåòñÿ ïðè
îáñ÷åòàõ òðàåêòîðèé ÷àñòèö:
ðc = 300BR,
ãäå R èçìåðÿåòñÿ â ñàíòèìåòðàõ.
Îòìåòèì, ÷òî âåëè÷èíà ðñ óäîáíà åùå è òåì, ÷òî ÷åðåç
íåå ïðîñòûì îáðàçîì âûðàæàåòñÿ ýíåðãèÿ Å ÷àñòèöû.
 ÷àñòíîñòè, äëÿ ìåäëåííûõ ÷àñòèö
p2
pc
1
= pc
,
2m 2
mc2
ãäå mc2 – ýíåðãèÿ ïîêîÿ (â ñëó÷àå ýëåêòðîíà îíà ðàâíà
0,51 ÌýÂ). À äëÿ óëüòðàðåëÿòèâèñòñêèõ ÷àñòèö, ýíåðãèÿ êîòîðûõ ãîðàçäî áîëüøå ýíåðãèè ïîêîÿ,
E=
E ≈ pc .
Число капель на следе – мера скорости
частицы
Êîãäà çàðÿæåííàÿ ÷àñòèöà äâèæåòñÿ â ïóçûðüêîâîé
êàìåðå, îíà ðàñòðà÷èâàåò ñâîþ ýíåðãèþ íà âîçáóæäåíèå àòîìîâ èëè ìîëåêóë æèäêîñòè. Åñëè ïåðåäàííàÿ
ýíåðãèÿ äîñòàòî÷íî âåëèêà, ýëåêòðîí ìîæåò áûòü âûáèò èç àòîìà – ïðîèçîéäåò îáðàçîâàíèå èîíà è ñâîáîäíîãî ýëåêòðîíà. Ýíåðãèÿ, ïîòåðÿííàÿ ÷àñòèöåé íà
åäèíèöå ïóòè, ò.å. âåëè÷èíà ∆E ∆x , çàâèñèò îò ñêîðîñòè ÷àñòèöû: ÷åì ñêîðîñòü ìåíüøå, òåì áîëüøå âðåìåíè
÷àñòèöà âçàèìîäåéñòâóåò ñ ýëåêòðîíîì. Âåëè÷èíà ∆E ∆x
îêàçûâàåòñÿ îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíîé êâàäðàòó ñêîðîñòè ÷àñòèöû.  ïåðâîì ïðèáëèæåíèè ìîæíî ñ÷èòàòü,
÷òî
∆E
A
= 2,
∆x β
(∗ )
ãäå β = v c – îòíîøåíèå ñêîðîñòè ÷àñòèöû ê ñêîðîñòè
ñâåòà, À – íåêîòîðàÿ ïîñòîÿííàÿ, çàâèñÿùàÿ îò ñâîéñòâ
ñðåäû, â êîòîðîé òîðìîçèòñÿ ÷àñòèöà (äàëüøå ìû
îöåíèì ýòó âåëè÷èíó äëÿ æèäêîãî âîäîðîäà). Òàêèì
îáðàçîì, ïîëó÷àåòñÿ, ÷òî áûñòðàÿ ÷àñòèöà (β ≈ 1) èîíèçèðóåò ñëàáåå âñåãî. Ñîîòâåòñòâåííî, òîíêèå ñëåäû â
êàìåðå ïðèíàäëåæàò áûñòðûì (ðåëÿòèâèñòñêèì) ÷àñòèöàì, à æèðíûå ñëåäû èç ñëèïøèõñÿ êàïåëü îáðàçîâàíû ìåäëåííûìè ÷àñòèöàìè. Íà ðèñóíêå 3 ÿñíî
âèäíî, ÷òî ÷àñòèöû îñíîâíîãî ïó÷êà, ïðîíèçûâàþùèå êàìåðó ñíèçó ââåðõ, – áûñòðûå ÷àñòèöû (äëÿ π ìåçîíà ñ ýíåðãèåé 1 ÃýÂ, íàïðèìåð, β = 0,99 ). Ñêîðîñòü æå ïðîòîíà, âîçíèêøåãî ïðè Λ0 -ðàñïàäå, ìàëà,
è ïîýòîìó ïðîòîí îñòàâëÿåò ïëîòíûé ñëåä.
Èòàê, ìû âèäèì, ÷òî ïî ñëåäàì â ïóçûðüêîâîé
êàìåðå ìîæíî èçìåðèòü èìïóëüñ ÷àñòèöû è åå ñêîðîñòü. À çíàÿ ñêîðîñòü è èìïóëüñ, ìîæíî îïðåäåëèòü
ìàññó ÷àñòèöû.
Образование δ частиц
Ìû îáðàùàëè âíèìàíèå (ñì. ðèñ.3, íàïðèìåð) íà
ñïèðàëüíûå ñëåäû ÷àñòèö. Èõ ñêîðîñòü âåëèêà (òîíêèå
ñëåäû), íî ýíåðãèÿ ìàëà. Ýòî ëèáî ñëåäû ýëåêòðîíîâ è
ïîçèòðîíîâ, âîçíèêàþùèõ ïðè ðàñïàäå ìþîíîâ, ëèáî
ñëåäû òàê íàçûâàåìûõ δ -ýëåêòðîíîâ, âûáèâàåìûõ ïðè
èîíèçàöèè àòîìà æèäêîñòè. Îáû÷íî ïðîáåã òàêèõ
ýëåêòðîíîâ ìàë è íå ïðåâûøàåò ðàçìåðà ïóçûðüêîâ.
Îäíàêî èíîãäà (êàê âèäíî íà ñíèìêàõ) âûáèòûé ýëåêòðîí èìååò ýíåðãèþ, äîñòàòî÷íóþ äëÿ òîãî, ÷òîáû
ñàìîìó íà÷àòü èîíèçèðîâàòü.  ýòîì ñëó÷àå ìû âèäèì
ñïèðàëü, îòâåòâëÿþùóþñÿ îò îñíîâíîãî ñëåäà.
Îöåíèì ìàêñèìàëüíóþ ýíåðãèþ, êîòîðóþ ýëåêòðîí
ìîæåò ïîëó÷èòü îò ñòîëêíîâåíèÿ ñ òÿæåëîé ÷àñòèöåé
ìàññîé Ì, äâèæóùåéñÿ ñî ñêîðîñòüþ v. Ïðåäïîëîæèì,
÷òî äî ñòîëêíîâåíèÿ ýëåêòðîí ïîêîèëñÿ. Ïåðåéäåì â
ñèñòåìó îòñ÷åòà, ãäå ÷àñòèöà Ì íåïîäâèæíà.  ýòîé
ñèñòåìå ýëåêòðîí ïàäàåò íà ÷àñòèöó, èìåÿ ñêîðîñòü –v,
è, åñëè ñòîëêíîâåíèå óïðóãîå, îòðàæàåòñÿ îò íåå ïî÷òè
ñ òàêîé æå ïî âåëè÷èíå ñêîðîñòüþ. Òåïåðü, ïîñëå
âçàèìîäåéñòâèÿ, íàì îñòàåòñÿ ïåðåéòè â ïåðâóþ, ëàáîðàòîðíóþ ñèñòåìó îòñ÷åòà. Ñêîðîñòü ýëåêòðîíà â ýòîé
ñèñòåìå ðàâíà 2v, à åãî êèíåòè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ –
Ek =
b g
me 2v
2
2
= 2m e c 2
v2
2
= 2me c2β 2 .
c
2
Âåëè÷èíà me c – ýòî ýíåðãèÿ ïîêîÿ ýëåêòðîíà, ðàâíàÿ
0,51 ÌýÂ.
Èç ôîðìóëû ñëåäóåò, ÷òî äàæå ïðè î÷åíü áîëüøèõ
ñêîðîñòÿõ ïåðâè÷íîé ÷àñòèöû (áëèçêèõ ê ñêîðîñòè
ñâåòà) ýíåðãèÿ ýëåêòðîíà íå ìîæåò ïðåâçîéòè 1 ÌýÂ.
Îäíàêî âíèìàòåëüíî ðàññìîòðåâ òðàåêòîðèè δ -÷àñòèö,
ìû îáíàðóæèâàåì, ÷òî ýíåðãèÿ δ -ýëåêòðîíîâ ÷àñòî
çíà÷èòåëüíî áîëüøå. Íàïðèìåð, äëÿ òðàåêòîðèè íà
ðèñóíêå 3 îíà ñîñòàâëÿåò ïðèáëèçèòåëüíî 14 ÌýÂ.
Ïðè÷èíà ðàñõîæäåíèÿ î÷åâèäíà: ìû íå ïðèíÿëè âî
âíèìàíèå òåîðèþ îòíîñèòåëüíîñòè. Âåäü ïðè óâåëè÷åíèè ñêîðîñòè âìåñòî ãàëèëååâñêîãî çàêîíà ñëîæåíèÿ
ñêîðîñòåé: v ′ = v + v = 2v äåéñòâóåò ýéíøòåéíîâñêèé
çàêîí:
v+v
2v
=
v′ =
.
2
2
1 + β2
1+ v c
15
Åñëè ó÷åñòü âñå ýòî, ìû ïîëó÷èì ñëåäóþùóþ ôîðìóëó äëÿ ìàêñèìàëüíîé ýíåðãèè δ -ýëåêòðîíà:
Ek =
me c
2
2
– me c = 2me c2
β2
.
2
1 − β2
1— v ′ c
Ìû âèäèì íà ýòîì ïðèìåðå, ÷òî ïîïðàâêè, ñâÿçàííûå ñ òåîðèåé îòíîñèòåëüíîñòè, â êîðíå ìåíÿþò
ñèòóàöèþ: ýíåðãèÿ δ -ýëåêòðîíîâ â ñëó÷àå áûñòðûõ
÷àñòèö ìîæåò ñòàòü î÷åíü áîëüøîé. Âîçìîæåí äàæå
òàêîé ðåäêèé ñëó÷àé, êîãäà ïðè ëîáîâîì ñòîëêíîâåíèè ïåðâè÷íîé ÷àñòèöû ñ ýëåêòðîíîì ïî÷òè âñÿ
ýíåðãèÿ ÷àñòèöû âîñïðèíèìàåòñÿ ýëåêòðîíîì.
c h
Почему следы электронов образуют спирали
Ýëåêòðîíû, ñëåäû êîòîðûõ ìû íàáëþäàëè â êàìåðå, èìåþò íåáîëüøóþ ýíåðãèþ, íî áîëüøóþ ñêîðîñòü, áëèçêóþ ê ñêîðîñòè ñâåòà. Òàê êàê èõ ýíåðãèÿ
ìàëà, íà êàæäîì îáîðîòå â ìàãíèòíîì ïîëå îíè
òåðÿþò çàìåòíóþ ÷àñòü ñâîåé ýíåðãèè, è ñëåäóþùèé
îáîðîò ïðîèñõîäèò ïðè ìåíüøåì ðàäèóñå. Ïîýòîìó
ñëåäû ýòèõ ýëåêòðîíî⠖ ñâîðà÷èâàþùèåñÿ ñïèðàëè.
Íåòðóäíî îöåíèòü, êàêóþ ýíåðãèþ òåðÿåò áûñòðûé
(ðåëÿòèâèñòñêèé) ýëåêòðîí íà ñàíòèìåòðå ïóòè â êàìåðå. Ðàññìîòðèì, íàïðèìåð, ñëåä òîãî æå δ -ýëåêòðîíà ñ
ýíåðãèåé ïîðÿäêà 14 ÌýÂ â æèäêîì âîäîðîäå. Îí
ñîâåðøàåò îêîëî 3 îáîðîòîâ ñïèðàëè, òàê ÷òî âåñü åãî
ïóòü áëèçîê ê 43 ñì. Òàêèì îáðàçîì, ñðåäíÿÿ ïîòåðÿ
ýíåðãèè íà åäèíèöó ïóòè ðàâíà
A=
∆E
≈ 0,3 ÌýÂ ñì .
∆x
Çàìåòèì, ÷òî òàáëè÷íîå çíà÷åíèå ýòîé âåëè÷èíû ðàâíî
0,32 ÌýÂ/ñì. Íàøè ãðóáûå îöåíêè äàëè ïðàâèëüíîå
çíà÷åíèå ïîòåðü ýíåðãèè áûñòðîãî ýëåêòðîíà â æèäêîì
âîäîðîäå, à çàîäíî – è ïðèáëèçèòåëüíîå çíà÷åíèå
ïîñòîÿííîé À â ôîðìóëå (∗ ) äëÿ ïîòåðü ýíåðãèè.
Òåïåðü ìû ìîæåì ïîëó÷èòü ïðåäñòàâëåíèå î òîì,
ñêîëüêî èîíîâ ñîçäàåò áûñòðûé ýëåêòðîí â æèäêîì
âîäîðîäå. Íà ñîçäàíèå ïàðû èîí – ýëåêòðîí òðàòèòñÿ
ýíåðãèÿ ïîðÿäêà 20 ýÂ, ïîýòîìó ÷èñëî òàêèõ ïàð áóäåò
0,3 ⋅ 106 ýÂ ñì
≈ 150000 1 ñì .
20 ýÂ
Âîçìîæíî âîçíèêíåò âîïðîñ: åñëè ÷èñëî èîíîâ èçìåðÿåòñÿ ñîòíÿìè òûñÿ÷, òî ïî÷åìó ÷èñëî âèäèìûõ ïóçûðüêîâ òàê ìàëî? Ïðåæäå âñåãî, äåëî â ìåõàíèçìå
âñêèïàíèÿ. ×òîáû îíî íà÷àëîñü, íåîáõîäèì ìåñòíûé
ðàçîãðåâ æèäêîñòè. Æèäêîñòü âñêèïàåò òàì, ãäå ñëó÷àéíî âûäåëèëîñü ìíîãî òåïëà, ò.å. îáðàçîâàëîñü áîëüøîå ÷èñëî èîíîâ. Òàêèì îáðàçîì, ïóçûðüêè îáðàçóþòñÿ íà áîëüøèõ ñêîïëåíèÿõ èîíîâ, à áîëüøèå ñêîïëåíèÿ ðåäêè. Êðîìå òîãî, äàëåêî íå âñå ïóçûðüêè
îêàçûâàþòñÿ âèäèìûìè (ðàçðåøàþòñÿ) ïðè ôîòîãðàôèðîâàíèè.  îáû÷íûõ êàìåðàõ ðàçìåð ïóçûðüêîâ
áëèçîê ê 0,3—0,5 ìì è ÷èñëî èõ íà 1 ñì ïóòè áûñòðîé ÷àñòèöû íå ïðåâîñõîäèò äåñÿòêà.  ñâåðõ÷èñòûõ
áûñòðîöèêëèðóþùèõ êàìåðàõ ïðè î÷åíü ÿðêîì îñâåùåíèè ìîæíî ðàáîòàòü ñ ïóçûðüêàìè ðàçìåðîì
;30 ìêì .
N=
3*
Фотоны в камере
создают вещество
и антивещество
Íà ðèñóíêå 4 ïðåäñòàâëåíî ñîáûòèå
âîçíèêíîâåíèÿ â êàìåðå ïàðû ÷àñòèö
ðàçíûõ çíàêîâ çàðÿäà – ýëåêòðîíà è ïîçèòðîíà, ò.å. ÷àñòèöû è àíòè÷àñòèöû, –
èç èçëó÷åíèÿ. Óñëîâíî åãî ìîæíî íàïèñàòü â âèäå ðåàêöèè
γ → e− + e+ .
Ôîòîí íå îñòàâëÿåò
âèäèìîãî ñëåäà â êàìåðå, è ñëåäû ïàðû Рис.4. Рождение электрон-позитронýëåêòðîí—ïîçèòðîí ной пары. На снимке виден пучок проâîçíèêàþò êàê áû èç тонов, фотоны бали испущены в наíè÷åãî. Ìîæíî èçìå- правлении этого пучка
ðèòü ðàäèóñû ýòèõ
ñëåäîâ è îöåíèòü ýíåðãèþ, óíîñèìóþ îáåèìè ÷àñòèöàìè. Äëÿ íàøèõ ñíèìêîâ ýíåðãèÿ ëåæèò â ïðåäåëàõ
70—100 ÌýÂ.
Çàìåòèì, ÷òî ðàäèóñû îáåèõ îêðóæíîñòåé ðàçëè÷àþòñÿ. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ýíåðãèÿ ôîòîíà íå äåëèòñÿ
ïîðîâíó ìåæäó ÷àñòèöåé ( e − ) è àíòè÷àñòèöåé ( e + ), è
íàâîäèò íà ìûñëü, ÷òî ïðîöåññ ðàñïàäà ôîòîíà íå
ìîæåò ïðîèñõîäèòü áåç ó÷àñòèÿ åùå îäíîãî òåëà. Äåéñòâèòåëüíî, çàïèñàííàÿ ðåàêöèÿ íåñîâìåñòèìà ñ çàêîíîì ñîõðàíåíèÿ èìïóëüñà. Ïðåäïîëîæèì, ÷òî ýíåðãèÿ
ôîòîíà íàñòîëüêî ìàëà, ÷òî åå õâàòàåò òîëüêî íà
ñîçäàíèå ïîêîÿùåéñÿ ïàðû ýëåêòðîí—ïîçèòðîí. Òîãäà
èìïóëüñ ýòîé ïàðû ðàâåí íóëþ, íî èìïóëüñ ôîòîíà,
êîòîðûé èìååò ñêîðîñòü ñâåòà, íèêîãäà íå ìîæåò áûòü
ðàâåí íóëþ. Âîçíèêàåò âîïðîñ: êóäà æå äåâàåòñÿ èçáûòîê èìïóëüñà ôîòîíà?
Î÷åâèäíî, ÷òî â ðåàêöèè ðîæäåíèÿ ïàðû äîëæíî
ó÷àñòâîâàòü òðåòüå òåëî, êîòîðîå ïðèìåò íà ñåáÿ èçáûòîê èìïóëüñà. Òàêèì òåëîì ÿâëÿåòñÿ ÿäðî àòîìà, â
ýëåêòðîìàãíèòíîì ïîëå êîòîðîãî è âîçíèêàåò ïàðà. Â
æèäêîâîäîðîäíîé êàìåðå ýòî ïðîòîí, òàê ÷òî ðåàêöèþ
ðîæäåíèÿ ïàðû ìîæíî íàïèñàòü â òàêîì âèäå:
γ + p → e− + e+ + p .
Õîòÿ èìïóëüñ, ïîëó÷àåìûé ïðîòîíîì, ìîæåò áûòü
âåëèê, åãî êèíåòè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ, ðàâíàÿ p2 2mp ,
ìàëà, òàê êàê îí èìååò áîëüøóþ ìàññó. Òàêèì îáðàçîì,
ýëåêòðîí-ïîçèòðîííàÿ ïàðà óíîñèò ïî÷òè âñþ ýíåðãèþ
ôîòîíà, íî ëèøü ÷àñòü åãî èìïóëüñà.
e j
Каскадный ливень
Ìû íàáëþäàëè îáðàçîâàíèå ýëåêòðîí-ïîçèòðîííûõ
ïàð ôîòîíàìè. Íî êàêèì îáðàçîì â êàìåðå, ñòîÿùåé
â ïó÷êå ïðîòîíîâ, ïîÿâèëèñü ôîòîíû? Èçëó÷àòü ôîòîíû ïðè òîðìîæåíèè â ïîëå ÿäðà – ñâîéñòâî ýëåêòðîíîâ áîëüøîé ýíåðãèè. Íà ýòîì, íàïðèìåð, îñíîâàíî äåéñòâèå ðåíòãåíîâñêîé òðóáêè: ýëåêòðîíû, òîðìî-
16
Ê Â À Í T $ 2001/№6
Рис.6. Фотография электромагнитного ливня в 180-литровой ксеноновой камере ИТЭФа
Рис.5. Развитие небольшого каскадного ливня в тяжеложидкостной
фреоновой камере
çÿñü â âåùåñòâå àíòèêàòîäà òðóáêè, èçëó÷àþò ôîòîíû.  ïó÷êàõ òÿæåëûõ ÷àñòèö, êîòîðûå ââîäÿò â
ïóçûðüêîâóþ êàìåðó, âñåãäà â íåáîëüøîì êîëè÷åñòâå
ïðèñóòñòâóþò ýëåêòðîíû è ïîçèòðîíû. Îíè âîçíèêàþò ïî ìíîãèì ïðè÷èíàì – îò ðàñïàäîâ òÿæåëûõ ÷àñòèö, åñëè îíè íåñòàáèëüíû, èëè ïðè âçàèìîäåéñòâèÿõ ïó÷êà ñî ñòåíêàìè êàíàëîâ, â êîòîðûõ îí
ïðîõîäèò. Âîïðîñ î ïðîèñõîæäåíèè ýòèõ ëåãêèõ
çàðÿæåííûõ ÷àñòèö íàì ñåé÷àñ íå âàæåí. Âàæíî òî,
÷òî ýëåêòðîí áîëüøîé ýíåðãèè, ïîïàäàÿ â âåùåñòâî, íå òîëüêî èîíèçóåò âåùåñòâî, íî è èçëó÷àåò
ôîòîíû. Ïðè÷åì, êîãäà ýíåðãèÿ ýëåêòðîíà î÷åíü
âåëèêà, èçëó÷åíèå ôîòîíîâ íà÷èíàåò ïðåîáëàäàòü
íàä èîíèçàöèåé. Ôîòîíû áîëüøîé ýíåðãèè îáðàçóþò ýëåêòðîí-ïîçèòðîííûå ïàðû, êîòîðûå â ñâîþ
î÷åðåäü èçëó÷àþò ôîòîíû, íîâûå ôîòîíû ñîçäàþò
äðóãèå ïàðû, è ò.ä.  ðåçóëüòàòå â âåùåñòâå âîçíèêàåò êàñêàäíûé ïðîöåññ, êîòîðûé ñíà÷àëà ðàçâèâàåòñÿ, à ïîòîì çàòóõàåò – ïî ìåðå òîãî êàê ýíåðãèÿ
ýëåêòðîíîâ è ôîòîíîâ óìåíüøàåòñÿ.
Äëÿ íàáëþäåíèÿ òàêèõ ëèâíåé íóæíà êàìåðà ñ «òÿæåëîé» æèäêîñòüþ. Äåëî â òîì, ÷òî âåðîÿòíîñòü èçëó÷åíèÿ ôîòîíà èëè îáðàçîâàíèÿ ïàðû ïðîïîðöèîíàëüíà êâàäðàòó çàðÿäà ÿäðà, íà êîòîðîì ýòè ïðîöåññû ïðîèñõîäÿò. Ïîýòîìó êàñêàäíûé ëèâåíü â æèäêîì
âîäîðîäå ðàçîâüåòñÿ íà îãðîìíîé äëèíå – â íåñêîëüêî ìåòðîâ, òîãäà êàê â êàìåðå ñ òÿæåëîé æèäêîñòüþ äëÿ ýòîãî íóæíî âñåãî ëèøü íåñêîëüêî ñàíòèìåòðîâ.
Íà ðèñóíêå 5 ïðåäñòàâëåíî ðàçâèòèå íåáîëüøèõ
ýëåêòðîìàãíèòíûõ ëèâíåé â ïóçûðüêîâîé êàìåðå, íàïîëíåííîé ôðåîíîì. Ìîëåêóëà ôðåîíà èìååò ôîðìóëó CF3Br , è ÿäðà, âõîäÿùèå â ýòó ìîëåêóëó, èìåþò
çàðÿäû 6, 9 è 35. Êàìåðà íàõîäèëàñü â ïó÷êå íåéòðèíî âûñîêîé ýíåðãèè. Íà ñíèìêå ìû âèäèì ÷ðåçâû÷àéíî ðåäêîå ÿâëåíèå – «çâåçäó», âîçíèêøóþ
ïðè âçàèìîäåéñòâèè íåéòðèíî ñ îäíèì èç ÿäåð ôðåîíà. Çàìåòèì, ÷òî òàêîå âçàèìîäåéñòâèå îòíîñèòñÿ
π → γ + γ
A− + A + A − + A +
ê ÷èñëó ñëàáûõ, ÷åì è îáúÿñíÿåòñÿ ðåäêîñòü ñíèìêà. Èç «çâåçäû» èñõîäèò íåñêîëüêî òÿæåëûõ ìåäëåííûõ ÷àñòèö – ñêîðåå âñåãî ýòî ïðîòîíû (ïëîòíûå, êîðîòêèå è æèðíûå ñëåäû), è áîëüøîå êîëè÷åñòâî ìåëêèõ ýëåêòðîìàãíèòíûõ ëèâíåé. Èõ èñòî÷íèêîì ÿâëÿþòñÿ ôîòîíû, âîçíèêøèå ïðè ðàñïàäå
îáðàçîâàâøèõñÿ â «çâåçäå» íåéòðàëüíûõ ïèîíîâ íà
äâà ôîòîíà:
Ýíåðãèÿ ýòèõ ëèâíåé íå ñëèøêîì âåëèêà (ïîðÿäêà
ñîòåí ÌýÂ), è îíè áûñòðî çàòóõàþò, îáðàçîâàâ îêîëî
äåñÿòêà ýëåêòðîíîâ (ñëåäû êîòîðûõ âèäíû) è ôîòîíîâ
(íå îñòàâëÿþùèõ ñëåäîâ).
Êîñìè÷åñêèå ôîòîíû (ñ ýíåðãèåé 10—100 ÃýÂ) ìîãóò
îáðàçîâûâàòü áîëåå ìîùíûå ýëåêòðîìàãíèòíûå ëèâíè.
Íà ðèñóíêå 6 ïðåäñòàâëåí ëèâåíü, îáðàçîâàííûé êîñìè÷åñêèì ôîòîíîì â êñåíîíîâîé ïóçûðüêîâîé êàìåðå
Èíñòèòóòà òåîðåòè÷åñêîé è ýêñïåðèìåíòàëüíîé ôèçèêè
(Ìîñêâà), ðàáîòàþùåé áåç ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Âìåñòî
îòäåëüíûõ ÷àñòèö ìû âèäèì ñïëîøíóþ îáëàñòü, çàïîëíåííóþ ñëåäàìè ýëåêòðîíîâ è èîíîâ.