Одним из методов исследования элементарных частиц высоких энергий, нашедших применение в последнее время, является фотоэмульсионный метод. Экспериментальное изучение элементарных частиц фотоэмульсионным методом производится по их следам, оставленным в стопке пластин с толстослойной "ядерной" фотоэмульсией, облученных на синхрофазотронах или в космическом пространстве [l]. Ядерная толстослойная фотоэмульсия - это суспензия светочувствительных зерен бромистого серебра в растворе желатина со значительно большей концентрацией (до 84 %) и в несколько раз меньших размеров зерен, чем в обычной фотоэмульсии. Размер зерен бромистого серебра от 0,2 до 0,4мкм. Заряженные частицы, проходя через ядерную фотоэмульсию, воздействуют на зерна бромистого серебра таким образом, что после проявления они образуют ряд черных зерен коллоидного серебра вдоль траектории частиц. Чем выше чувствительность фотоэмульсии и больше ионизация, создаваемая частицей, тем плотнее зерна следа частиц. Благодаря большой тормозной ядерные фотоэмульсии имеют возможность зафиксировать следы частиц с очень большой энергией на сравнительно небольшой пластинке. Это обстоятельство черезвычайно важно для изучения космических лучей и частиц высокой энергии, получаемых на современных ускорителях. Современные ядерные фотоэмульсии позволяют регистрировать следы частиц с энергией порядка 1010 - 1015эв. Так как ядерная эмульсия представляет собой силовое поле, как и любая другая среда, то элементарная частица, попадая в слой фотоэмульсии, подвергается воздействию ядерных сил. Действие ядерных сил на элементарную частицу подчиняется закону Кулона образуя, таким образом, кулоновское взаимодействие электронных зарядов зерен эмульсии элементарной частицы. Распределение зерен бромистого серебра в объеме фотоэмульсии случайно, поэтому элементарная частица с большой энергией, попадая в слой фотоэмульсии благодаря кулоновскому взаимодействию будет двигаться не прямолинейно, а испытывать многократные отклонения от прямолинейности. Эти отклонения не регулярны, носят случайный характер и называются многократным рассеянием. Чем меньше энергия частицы, при всех прочих равных условиях, тем больше многократное рассеяние. Чем больше энергия частицы, тем больше длина пробега и расстояние между отдельными экспонированными зернами или группами зерен и тем меньше величина отклонения траектории движения частиц от прямолинейности и степень почернения зерен фотоэмульсии
Для начала приведем скорости к системе СИ V=54 км/ч=54000 м/3600c=15м/с U=72 км/ч=72000 м/3600c=20м/с
квадрат расстояния между автомобилями вычисляем по формуле Пифагора d²=(L-Vt)²+(L-Ut)² найдем производную от d² (d²)'=2(L-Vt)(-V)+2(L-Ut)(-U) минимальное d² (и соответственно минимальное d) будет в момент времени t, когда (d²)'=0 2(L-Vt)(-V)+2(L-Ut)(-U)=0 V(L-Vt)+U(L-Ut)=0 VL-V²t+UL-U²t=0 L(V+U)=t(V²+U²) t=450м *(15 м/c+20 м/c)/(15² м²/с²+20² м²/с²)=450 м/(225+400)м/с=25,2с
подставляем это значение t в формулу для d² d²=(450м-15м/с * 25,2с)²+(450м-20м/с * 25,2с)²=8100 м² d=90,0м
V=54 км/ч=54000 м/3600c=15м/с
U=72 км/ч=72000 м/3600c=20м/с
квадрат расстояния между автомобилями вычисляем по формуле Пифагора
d²=(L-Vt)²+(L-Ut)²
найдем производную от d²
(d²)'=2(L-Vt)(-V)+2(L-Ut)(-U)
минимальное d² (и соответственно минимальное d) будет в момент времени t, когда (d²)'=0
2(L-Vt)(-V)+2(L-Ut)(-U)=0
V(L-Vt)+U(L-Ut)=0
VL-V²t+UL-U²t=0
L(V+U)=t(V²+U²)
t=450м *(15 м/c+20 м/c)/(15² м²/с²+20² м²/с²)=450 м/(225+400)м/с=25,2с
подставляем это значение t в формулу для d²
d²=(450м-15м/с * 25,2с)²+(450м-20м/с * 25,2с)²=8100 м²
d=90,0м