Калориметр ионизационный

Калориметр ионизационный, прибор для определения энергии частиц космических лучей (~10¹¹ эв и выше). В К. и. энергия космические частицы поглощается в толстом слое вещества (подобно тому, как в обычном калориметре поглощается тепло). Космические частицы высоких энергий при взаимодействии с веществом в результате ядерных реакций рождают большое число вторичных частиц или фотонов, которые в свою очередь образуют новые частицы и т.д. В конечном итоге образуется лавина заряженных частиц, которая движется в веществе, ионизует его атомы и при этом теряет свою энергию. Если толщина слоя поглощающего вещества достаточно велика и лавина заряженных частиц полностью остаётся в нём, то количество созданных в веществе ионов пропорционально энергии первичной космической частицы. Для измерения полного числа ионов поглотитель из плотного вещества (обычно — железо или свинец) разбивается на ряд слоев толщиной в несколько см, между которыми размещаются ионизационные камеры.

  К. и. был изобретён в 1954 в СССР, после чего он стал широко применяться как в СССР, так и за рубежом для изучения взаимодействий космических частиц высоких энергий (10¹¹—10¹³ эв) с атомными ядрами. При этом К. и. обычно объединяют с приборами, позволяющими наблюдать результаты этого взаимодействия, — Вильсона камерами, ядерными фотографическими эмульсиями (рис. 1), искровыми камерами. Типичные габариты К. и.: высота 1,5—2 м, площадь поперечного сечения ~ 1 м², масса 10—20 т. В СССР в 1964 на высокогорной станции на г. Арагац в Армении построен и работает уникальный К. и. площадью 10 м² и массой 70 т (рис. 2). К. и. применялся в СССР (1965—68) также на тяжёлых космических станциях типа «Протон».

  Лит.: Григоров Н. Л., Мурзин В. С., Рапопорт И. Д., Метод измерения энергии частиц в области выше 10¹¹eV, «Журнал экспериментальной и теоретической физики», 1958, т. 34, в. 2, с. 506; Бугаков В. В. [и др.], Принципы устройства научной аппаратуры для изучения космических лучей высокой энергии на космической станции «Протон-4», «Изв. АН(Академия наук) СССР. Серия физическая», 1970, т. 34, с. 1818; Григоров Н. Л. [и др.], Ядерная лаборатория в космосе. Новый этап в изучении частиц сверхвысоких энергий, «Природа», 1965, № 12, с. 7.

  Н. Л. Григоров.

Рис. 1. Схематическое изображение ионизационного калориметра в сочетании с ядерными фотоэмульсиями: 1 — мишень, в которой происходит взаимодействие космической частицы с атомными ядрами атомов мишени, приводящее к появлению g-квантов высоких энергий; 2 — слои свинца, в которых g-излучение порождает мощные лавины заряженных частиц; 3 — ядерные фотоэмульсии, регистрирующие эти лавины; 4 — слои вещества (железо или свинец), тормозящего лавины заряженных частиц; 5 — импульсные ионизационные камеры.

Рис. 2. Ионизационный калориметр, установленный на высокогорной станции на г. Арагац в Армении.