АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Взаимодействие нейтронов с веществом

Читайте также:
  1. Взаимодействие внутри большой семьи
  2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГОСУДАРСТВА С ПОЛИТИЧЕСКИМИ ПАРТИЯМИ И ИНЫМИ ОБЪЕДИНЕНИЯМИ ГРАЖДАН
  3. Взаимодействие гребного винта и корпуса судна. Пропульсивный коэффициент
  4. Взаимодействие досуга и рекреации.
  5. Взаимодействие зарядов. Закон Кулона. Закон сохранение электрического заряда.
  6. Взаимодействие заряженных тел. Закон Кулона. Закон сохранения электрического заряда.
  7. Взаимодействие заряженных тел. Электрический заряд. Закон сохранения заряда. Закон Кулона.
  8. Взаимодействие идентификации и рефлексии как механизмы самопознания
  9. Взаимодействие индивида и малой группы
  10. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом
  11. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ С ВЕЩЕСТВОМ (физическая стадия)
  12. Взаимодействие как организация совместной деятельности. 1 страница

При прохождении через вещество частицы взаимодействуют с атомами, из которых оно состоит, т.е. с электронами и атомными ядрами (или нуклонами ядер).

Если не считать очень слабого гравитационного взаимодействия, то известно три вида взаимодействия, в которых могут участвовать частицы: сильное (ядерное), электромагнитное и слабое. Из тех частиц, с которыми мы имели дело до сих пор ( ), в сильном взаимодействии участвуют нейтрон и протон, в электромагнитном - все частицы, кроме ν и , в слабом - все частицы, кроме γ-кванта.

Простейшим примером ядерного взаимодействия является сильное притяжение между нуклонами, находящимися на очень малых (~ см) расстояниях друг от друга внутри атомного ядра. В дальнейшем мы узнаем, что существуют и другие частицы (π и К-мезоны, гипероны, антинуклоны, антигипероны, нестабильные частицы или резонансы), которые также участвуют в сильном ядерном взаимодействии. Переносчиками ядерного взаимодействия, т е. ядерными квантами, являются π-мезоны.

Ядерное взаимодействие - наиболее сильное взаимодействие в природе, отсюда и его название. Оно может проявляться как в форме процессов непосредственного взаимодействия (рассеяние на ядерных силах, ядерные реакции, т.е. захват одних частиц с образованием других), так и в форме процессов распада (распад резонансов). Сильные процессы непосредствен­ного взаимодействия характеризуются очень большими сечения­ми ( см2), а процессы распада - очень малыми вре­менами ( сек).

Большие сечения для процессов сильного взаимодействия приводят к тому, что сильновзаимодействующие (ядерно-активные) частицы при прохождении через среду эффективно выбывают из коллимированного пучка в результате процессов погло­щения и рассеяния.

Электромагнитное взаимодействие тоже относится к числу интенсивных взаимодействий природы, хотя оно и слабее ядер­ного (что следует из существования стабильных ядер, содержа­щих одноименно заряженные протоны).

Переносчиками этого взаимодействия являются кванты элек­тромагнитного излучения, которые в зависимости от их происхождения и энергии называются фотонами, рентгеновским излучениемили γ-квантами, а также радиоволнами. Кванты электромагнитного излучения возникают в результате взаимодействия электрического заряда с окружаю­щим его электромагнитным полем.



Известно много форм проявления электромагнитного взаимодействия. Для заряженных частиц - кулоновское рассеяние, ионизационное торможение, радиационное торможение, излучение Вавилова - Черенкова; для γ-квантов - фотоэффект, эффект Комптона, образование электрон-позитронных пар, γ-переходы в ядрах, фотоядерные реакции, для нейтронов - поляризация при прохождении через ферромагнетик и др.

Оценка интенсивности электромагнитного взаимодействия по­казывает, что оно в 102-103 раз слабее ядерного (в пределах радиуса действия последнего). Соответственно процессы элек­тромагнитного распада протекают по крайней мере в 102-103 раз медленнее ядерных процессов и характеризуются периодами сек.

При прохождении заряженных частиц и γ-квантов через вещество наблюдаются большие потери энергии на электромагнитное взаимодействие.

Примером слабого взаимодействия является β-распад. β-распад- это специфическое взаимодействие между нуклонами и окружающим их электронно-нейтринным полем, в процессе которого возникают или поглощаются электроны (позитроны) и антинейтрино (нейтрино). Как было показано, β-распад характеризуется чрезвычайно малой константой взаимодействия g, отсюда и его название - «слабое взаимодействие».

Кроме β-распада примерно такой же константой характеризуются и другие процессы слабого взаимодействия: (μ-e)-распад, (π-μ)-распад, распады К-мезонов и гиперонов. Слабые взаимодействия примерно в 1013 раз слабее сильных. В соответствии с этим процессы распада для слабых взаимодействий происходят по крайней мере в 1013 раз медленнее, чем для сильных, т.е. за время τ не меньше чем сек. Од­нако с процессами распада, происходящими из-за слабого взаи­модействия, надо считаться в тех случаях, когда частицы проходят большой путь до детектора, так как даже при скорости υ≈с частица, имеющая время жизни сек, может пройти, не распавшись, путь порядка 101—102 см.

Кроме процессов распада слабое взаимодействие может про­являться и в процессах непосредственного взаимодействия, на­пример в процессе захвата нейтрино (антинейтрино) нуклоном. Однако сечение таких прямых процессов слабого взаимодейст­вия настолько мало (~10-43ni2 при Av =1IyA), что при прохождении частиц через вещество с ними, как правило, можно не считаться.

Большое разнообразие перечисленных процессов не позволяет рассматривать их все в одном месте. Ниже будут достаточно подробно описаны главные виды взаимодействия со средой заряженных частиц (ионизационное торможение, упругое рассеяние, радиационное торможение, черенковское излучение) и γ-квантов (фотоэффект, эффект Комптона, образование электрон-позитронных пар), а также будет кратко охарактеризовано взаимодействие со средой нейтронов.

Излучение Вавилова-Черенкова. В 1934г. П.А.Черенков, исследуя люминесценцию растворов ураниловых солей под действием γ-излучения радия, обнаружил новое свечение, которое нельзя было объяснить обычным механизмом возбуждения флуоресценции.

Известно, что флуоресценция возникает в результате переходов атомов или молекул между возбужденными состояниями. Длительность флуоресцентного высвечивания сек, причем на вероятность перехода можно воздействовать, например, добавлением гасящих веществ или, наоборот, хорошей очисткой среды, изменением ее температуры и др. Однако ни одним из этих способов погасить обнаруженное свечение не удавалось.

Дальнейшее изучение нового свечения, которое впоследствии назвали излучением Вавилова-Черенкова, показало следующее.

1.Наблюдается сильное изменение поляризации свечения при наложении магнитного поля. Это свидетельствует о том, что свечение вызывается не γ-квантами, а заряженными частицами. Такими частицами в опыте Черенкова могли быть электроны, возникающие при взаимодействии γ-квантов со средой в результате фотоэффекта и эффекта Комптона.

2.Интенсивность излучения не зависит от заряда среды Z, Поэтому оно не может быть радиационного происхождения.

3.Излучение направлено под определенным углом по отношению к движению заряженной частицы.

Излучение Вавилова-Черенкова было объяснено в 1937г. И.Е.Таммом и И.М.Франком на основе классической электродинамики. Они обратили внимание на то, что утверждение классической электродинамики о невозможности потерь энергии на излучение для заряженной частицы, движущейся равномерно и прямолинейно в вакууме, теряет силу при переходе от вакуума к среде с показателем преломления n>1.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 |


Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.007 сек.)