1. Атом ядросының құрамы, зарядтары, массасы

Зарядталған жеңіл бөлшектердің затпен әсерлесуі. Иондау және нұрлану шығындыры

жүктеу/скачать 3,96 Mb. бет 44/56 Дата 16.12.2022 өлшемі 3,96 Mb. #162957 түрі Құрамы

48.Зарядталған жеңіл бөлшектердің затпен әсерлесуі. Иондау және нұрлану шығындыры. Электрон мен позитронның зат арқылы өтуі басқа бөлшектердің зат арқылы өтуінен өзгеше. Оның басты себебі олардың массаларының аздығы. Электроннан кейінгі ең жеңіл бөлшек мюон одан 200 есе ауыр. Массаларының аздығынан электрон мен позитронның әр соқтығыстан кейінгі импульсының өзгерісі айтарлықтай болады. Осыдан, олар бастапқы қозғалыс бағытынан көп ауытқиды және электромагниттік нұр шығарады. Бірінші себептен электрон затта түзу сызық бойымен қозғалмайды, екінші себептен электрон үшін энергияның радиациялық немесе электромагниттік нұрлану шығыны айтарлықтай болады. Бұларға қосымша тиетін электрон мен заттың электроны әсерлескенде, олардың айнытылмайтығынан алмастыру эффекті пайда болады. Алмастыру эффекті таза кванттық құбылыс, оның жалпы зат арқылы өту құбылысына ықпалы шамалы. Зат арқылы позитрон өткенде алмасытыру эффекті болмайды, есесіне позитрон заттың электронымен соқтығысқанда электрон-позитрондық аннигиляция орын алуы мүмкін. Аннигиляцияның да салыстырмалы үлесі онша үлкен емес. Электрондардың затпен әсерлесу механизмі басқа бөлшектердікімен бірдей. Сондықтан, олардың энергиялық шығынын да (8.8)-формуласымен анықтайды. Тек bmіn мен bmax, электронның массаның кішілігі мен кванттық алмастыру эффектін ескеріп, басқаша алуға тура келеді. Осыларды және басқа да түзетулерді ескеріп, электронның меншікті энергия шығынын өрнегімен анықтайды. Релятивтік емес 1 жағдайлар үшін (8.19)-дан (8.20) ал ультрарелятивтік Т>>mc2 жағдайлар үшін (8.21) шығады. Электродинамикадан барлық үдемелі қозғалатын зарядталған бөлшектердің электромагниттік нұр шығаратыны белгілі. Демек, заттың бөлшектерімен соқтығысқан зарядталған бөлшектер де электромагниттік толқын шығарады. Бұл нұр тежеулік делінеді. Тежеулік нұрдың қарқыны W (1 секунд ішінде шығарылатын энергияның мөлшері) релятивтік емес, кванттық емес жағдайда бөлшектің үдеуінің шаршысына тура пропорционал Зарядтары бірдей бөлшектерге әсер ететін кулондық әсерлесу күштері бірдей. Сондықтан, зарядтары бірдей бөлшектердің радиациялық энергия шығындары олардың массаларының шаршысына кері пропорционал 1/м2(8.22)Осыдан, нұрлану шығыны тек жеңіл бөлшектерге – электрондарға ғана маңызды. Мысалы, протондардың радиациялық шығыны электрондардың радиациялық шығынынан есе кем. Радиациялық шығынының тағы бір ерекшілігі, олар иондау шығыны сияқты негізінен электрондармен соқтығысудан емес, қайта ядролармен соқтығысудан туады. Оның себебі радиациялық шығынның қарқыны ядромен соқтығысу кезінде электронмен соқтығысудағыдан Z2 есе артық, ал электронның саны ядроның санынан Z есе артық. Релятивтік кванттық есептеулер радиациялық шығынының мөлшерін (8.23) қарапайым формуласымен анықтауға болатынын көрсетті. Мұндағы хР- радияциялық қашықтық деп аталатын тұрақты. Ол бөлшек өтетін ортаның тегіне тәуелді. Ауа үшін ХР  300,5 м, қөрғасын үшін хР  0,5 см. (8.23)-ке сәйкес радиациялық шығын бөлшектің энергиясына пропорционал, ал (8.19)-бойынша иондау шығыны энергияға кері пропорционал. Демек, энергияның кейбір мәнінен бастап радиациялық шығын иондау шығынынан басым болады. Радиациялық шығын иондау шығынынан басым бола бастайтын энергияның МэВ-пен алынған мәнін (8.24) формуласынан бағалауға болады. Осыдан радиациялық шығынның иондау шығынынан энергияның Т  800/Z МэВ мәндері кезінде басым болатыны көрінеді. Энергияның радиациялық шығыны мен иондау шығыны бірдей болатын Тс мәні сындық делінеді. Радиациялық шығын басым жағдайларда (8.23)-ті интегралдап, электронның энергиясының оның затта жүрген жолына тәуелділігін (8.25) алады. Электронның жолы деп біз оның алғашқы шоқтың түсу бағытында өткен қашықтығын алдық. Егер оның қисық (дәлірек сынық) сызық бойымен өткен толық жолын алсақ олар энергиялары бірдей электрондарға бірдей дерлік және ең ұзын жолға тең болар еді. Электронның ең ұзын жолын теориялық есептеу қиын. Сондықтан, әлбетте, оларды кестелерден немесе жартылай эмпирикалық формулалардан табады. Мысалы, энергиялары Т Тс электрондар үшін (8.26) жақсы нәтижелер береді. Мұнда Т-энергияны МэВ-пен, -ең ұзын жолды г/см2 алу керек. Жылдам электронның зат арқылы өткенде энергия жоғалтуының тағы бір түрі Вавилов-Черенков нұрлануы. Егер электрон сыну көрсеткіші мөлдір ортада қозғалса, оның жылдамдығы осы ортадағы жарық жыдамдығынан артық болуы мүмкін (8.27) Мұндай, жарықтан жылдам бөлшек, егер ол зарядталған болса, үдеусіз бірқалыпты қозғалса да жарық шығарады. Оны 1934-жылы С.И.Вавиловтың аспиранты П.А. Черенков ашты. Ал, бұл құбылыстың теориясын И.Е.Тамм мен И.Ф.Франк жасады. Ол судағы кеме алдындағы немесе ауадағы оқ алдында болатын соққы толқынға ұқсас. Ч еренков нұрының мандайшасы бөлшек шығаратын сфералық толқындардың жанамасы болады (8.5-сурет). Ол жанаманы тек , бөлшектің жылдамдығы заттағы жарық жылдамдығынан үлкен болса ғана жүргізуге болады. Демек, Черенков нұрын жылдамдығы ортадағы жарық жылдамдығынан кіші бөлшектер шығара алмайды. Черенков нұрының таралу бағытын 8.5-суреттегі АВО үшбұрышынан оңай табуға болады: (8.28) Черенков нұрлануына шығын радиациялық шығынмен мөлшерлес болады. (8.28)-ге сәйкес Черенков нұрының таралу бағытынан бөлшектің жылдамдығын анықтауға болады. Оны Черенков санағыштарында пайдаланады. жүктеу/скачать 3,96 Mb. Достарыңызбен бөлісу: