Двойки електрон-позитрон - Технически речник том IV
Двойките електрон-позитрон се образуват по време на взаимодействието на гама-квантите с гравитационното поле на ядрото поради поглъщането на енергията на гама-квантите. Двойките електрон-позитрон наистина бяха открити в облачна камера, поставена в магнитно поле, в което електрон и позитрон, имащи заряди с противоположен знак, се отклониха в противоположни посоки. Двойките електрон-позитрон могат да се раждат от фотони в полето на Кулон не само на ядрото, но и на електрона. Въпреки това, последният процес води до много по-слабо поглъщане на y-лъчение поради малкото на съответното напречно сечение (за електрон Z 1), въпреки факта, че има повече електрони в веществото, отколкото ядра. Двойките електрон-позитрон наистина бяха открити в облачна камера, поставена в магнитно поле, в което електрон и позитрон, имащи заряди с противоположен знак, се отклониха в противоположни посоки. Двойките електрон-позитрон могат да се образуват не само при сблъсъци на фотони със заредени частици, но и при сблъсъци между две заредени частици с достатъчна енергия, например при сблъсък на бърз електрон с атом или със свободен електрон. Двойките електрон-позитрон могат да се раждат от фотони в полето на Кулон не само на ядрото, но и на електрона. Въпреки това, последният процес води до много по-слабо поглъщане на y-лъчение поради малкото на съответното напречно сечение (за електрон Z 1), въпреки факта, че има повече електрони в веществото, отколкото ядра. Процесът на раждане на двойки електрон-позитрон в полето на ядрото се състои в това, че квантът се абсорбира и се раждат и излъчват електрон и позитрон. В този случай ядрото получава определен импулс на отката (виж също гл. Квантово-електродинамично изчисление в съответствие с експериментапоказва, че поглъщането на фотон и създаването на двойка не се случва вътре в ядрото, а близо до него в област с размер от порядъка на дължината на вълната на Комптън на електрона. Прехвърлянето на импулса на отката към ядрото става чрез неговото кулоново поле. Без прехвърляне на инерция към чуждо тяло, трансформацията на фотон в двойка електрон-позитрон е забранена от законите за запазване на енергията и импулса. Процесът на раждане на двойки електрон-позитрон в полето на ядрото се състои в това, че квантът се абсорбира и се раждат и излъчват електрон и позитрон. В този случай ядрото получава определен импулс на отката (вижте също гл. Квантовото електродинамично изчисление в съответствие с експеримента показва, че поглъщането на фотон и производството на двойка се случва не вътре в ядрото, а близо до него в област с размер от порядъка на дължината на вълната на Комптън на електрона. Прехвърлянето на импулса на отката към ядрото става чрез неговото кулоново поле. Без прехвърляне на импулс към чуждо тяло, трансформацията на фотон в двойка електрон-позитрон е забранена от законите за запазване на енергията-импулс. Микроскопичното напречно сечение за образуване на двойки електрон-позитрон m p при средни енергии на гама лъчите се увеличава с увеличаване на енергията Ey и поредния номер Z на елемента. Появата и унищожаването на двойки електрон-позитрон отразява важния принцип на ре верибилност на процесите на микросвета, познати в квантовата физика. Ако има някакъв директен процес, то има и обратен процес. За общото напречно сечение за анихилация на двойки електрон-позитрон в адрони при високи Едно време откритието за раждането и унищожаването на двойките електрон-позитрон предизвика истинска сензация в науката, Преди това никой не предполагаше, че електронът, най-старият от частиците, най-важният строителен материал на атомите, може да се окажат невечни. Впоследствие са открити близнаци – античастициза всички частици. Античастиците се противопоставят на частиците именно защото, когато някоя частица срещне съответната античастица, те анихилират. И двете частици изчезват, превръщайки се в радиационни кванти или други частици. Изследвахме ъгловото разпределение на анихилация - кванти от двойки електрон-позитрон в течни u, m-дифенилалкани и получихме спектрите на импулсното разпределение на електроните, върху които се случва анихилация. При високи енергии на фотони се образуват двойки електрон-позитрон в полето на Кулон на ядрата. Посочената енергийна стойност е прагът за този процес. Напречното сечение за процеса на образуване на двойки бавно нараства в енергийния диапазон от 102 до 4 MeV, а след това се увеличава в логаритмична зависимост от енергията. Напречното сечение на образуване на двойка е пропорционално на Z2 Z, където първият член съответства на ядрените процеси, а вторият - на процесите в електронното поле.
Жолио-Кюри в експериментите си с радиоактивни лъчи открива появата на двойки електрон-позитрон; § 91) Роси и други физици са установили, че образуването на двойки електрон-позитрон постоянно се случва в космическите лъчи. Оказа се, че при космическите лъчи този процес често се развива в каскада (особено когато космическите лъчи се абсорбират от такива плътни вещества като оловото): взаимодействието на електрон и позитрон от първата появяваща се двойка с материята води до образуването на нови двойки електрон-позитрон и по този начин броят на частиците нараства бързо - създава се електрон-позитронна лавина. В двойния спектрометър (фиг. 9.32) за регистрация се използват двойки електрон-позитрон. В този случай електроните и позитроните също се фокусират от магнитното поле и освен това се регистрират съгласно схемата на съвпадение, описана в следващия параграф. В сдвоен спектрометър (фиг. 9.32) за регистрацияизползват се двойки електрон-позитрон. В този случай електроните и позитроните също се фокусират от магнитното поле и освен това се регистрират съгласно схемата на съвпадение, описана в следващия параграф. Този процес е образуването на двойки електрон-позитрон в среда, облъчена с рентгенови лъчи или y-лъчи. Друг вид вътрешно преобразуване е процесът: вътрешно преобразуване с образуването на двойки електрон-позитрон. Комптън, може да възникне третият тип взаимодействие на у-квантите с материята - образуването на двойки електрон-позитрон. Още по-важно е да привлечем вниманието на читателя към факта, че процесите на създаване и унищожаване на двойки електрон-позитрон разрушават границата между материя и поле, която преди се смяташе за непреодолима. През 1931 г. Пол Дирак директно посочи реалната възможност за наблюдение на феномена на раждането на двойки електрон-позитрон. Той направи удивително предсказание: трябва да има не само антиелектрони, но и антипротони. Всъщност това беше предсказание за съществуването на антисвета. Специфична загуба на енергия на електрони в силиций. Дебелината на оловния екран, mm, в зависимост от коефициента на затихване и енергията на f-лъчението (широк лъч. Когато радиацията преминава през вещество, най-интензивно протичат три процеса: фотоелектрическият ефект на Комптън и създаването на двойки електрон-позитрон. Всеки от тези процеси води до отстраняване на фотон от лъча. Така електрон, взаимодействащ с външно електромагнитно поле, генерира облак от виртуални електрони- позитронни двойки около себе си. Третият вид взаимодействие, при което y-лъчите могат да загубят своята енергия, е директното образуване на електрон-позитронни двойки. Този процес не може да се случи, ако енергията на Y-SQRT е по-малка от два пъти енергията на покой на електрона, mc2, коетое 102 MeV. Compton, а в областта на високите енергии (E -, E2) - процесът на образуване на двойки електрон-позитрон. Когато се разглежда взаимодействието на y-лъчите със средата, е необходимо да се вземат предвид и трите процеса: фотоелектричният ефект, ефектът на Комптън и образуването на двойки електрон-позитрон. При енергии над 2m0c2 - 102 MeV става възможен процесът на абсорбция - лъчи, свързан с образуването на двойки електрон-позитрон.
Това означава, по-специално, пренебрегването на радиационните корекции, които променят функцията на фотон Грийн във вакуум поради виртуалното производство на двойки електрон-позитрон. При енергии над 2m s2 1 02 MeV става възможен процесът на абсорбция на f-лъчи, свързан с образуването на двойки електрон-позитрон. Зависимост на коефициентите на поглъщане на водата от енергията на f-лъчението. По този начин, когато - - радиацията взаимодейства с материята, се образуват кванти, които имат по-малка енергия, фотоелектрони, електрони на отката, двойки електрон-позитрон. Основна роля в йонизацията на атомите на материята играят бързите вторични електрони. В тази връзка химическите ефекти, причинени от действието на f-лъчите, в много случаи се оказват същите като ефектите, причинени от действието на електроните. Разликата между тези видове радиация се състои в много по-голямата проникваща способност на f - радиацията, в резултат на което поглъщането на енергия - j - лъчи от материята става равномерно, докато електроните отдават по-голямата част от енергията си в сравнително тънки слоеве материя. Поглъщането на y-лъчение от материята се дължи главно на три процеса: а) фотоелектричния ефект, б) ефекта на Комптън и в) производството на двойки електрон-позитрон в полето на Кулон на ядрото ( гл. В първите два процеса квантите се сблъскват с електрони, в третия - с ядра.Сблъсъците с електрони преобладават при ниски енергии, а сблъсъците с ядра при високи енергии. Жолио-Кюри, в своите експерименти с радиоактивни лъчи, откри появата на двойки електрон-позитрон; § 91) Роси и други физици са установили, че образуването на двойки електрон-позитрон постоянно се случва в космическите лъчи. Оказа се, че при космическите лъчи този процес често се развива в каскада (особено когато космическите лъчи се абсорбират от такива плътни вещества като оловото): взаимодействието на електрон и позитрон от първата появяваща се двойка с материята води до образуването на нови двойки електрон-позитрон и по този начин броят на частиците нараства бързо - създава се електрон-позитронна лавина. Електромагнитните взаимодействия са 102-103 пъти по-слаби по интензитет от силните взаимодействия и се наблюдават между електрически заредени частици, те са отговорни за силите на Кулон, процесите на производство на двойки електрон-позитрон от y-фотони, разпадането на l-мезон на два y-фотона и разпадането на хиперон в L-хиперон и y-фотон. Поглъщането на (- лъчи в материята се дължи главно на три процеса: фотоелектричния ефект (вижте § 136), ефекта на Комптън (вижте § 137) и образуването на двойки електрон-позитрон. Възбуденото ядро може да премине в състояние с по-ниска енергия не само чрез излъчване на y-фотон или изхвърляне на частица, но и чрез вътрешно преобразуване или преобразуване с образуването на електро n-позитронни двойки Tret Първата група трудности е свързана с откриването на нови свойства на микрочастиците, свойства, свързани с факта, че при високи енергии броят на заредените частици престава да бъде постоянен поради създаването на двойки електрон-позитрон.ефектът на Комптън (виж § 137) и образуването на двойки електрон-позитрон. Изотопът 2vFe69 излъчва кванти с енергии (вижте табличните данни) 1 3; 1 1 и 0 195 MeV, а Y-квантите с енергия 0 195 MeV не са в състояние да образуват двойки електрон-позитрон. Сър Ернст можеше само да се радва, че докоснатият до бързината Патрик Блекет много бързо, в сътрудничество с начинаещия Окиалини, потвърди откритието на Андерсън, като същевременно получи забележително изразителни снимки на двойки електрон-позитрон, произведени в космически дъждове. И така, преминаването на y-фотоните през материята е придружено от появата на вторични заредени частици - електрони, избити по време на фотоелектричния ефект и комптоновото разсейване; тежки заредени частици - протони, изтеглени по време на ядрения фотоефект, и двойки електрон-позитрон. Електроните, позитроните и фотоните, които съставляват мекия компонент, непрекъснато възникват един от друг: когато се сблъскват с ядра, електроните и позитроните предизвикват появата на спирачно лъчение f - кванти, квантите от своя страна генерират двойки електрон-позитрон в полето на ядрата. Така се образуват електронно-фотонни потоци.
В областта на квантовите енергии, които ще разгледаме (от 10 keV до 3 - 5 MeV), основната роля играе взаимодействието на радиацията с атомните електрони, което се проявява в процесите на фотоелектрични и комптонови ефекти и процеса на образуване на двойки електрон-позитрон в електрическите полета на ядрата и атомните електрони. Положителни и неутронни форми на материята. Производството на двойки електрон-позитрон в горещо вещество се описва от отношенията q / / 0 и n - n po, където Po е първоначалната концентрация на електрони, индексите () и (-) се отнасят съответно за позитрони и електрони. Третият процес на поглъщане на електромагнитно излъчване се дължи на образуването на двойки (виж гл. Появата на двойки електрон-позитрон не може да се случи при Ev 1 02 MeV. Във високоенергийния регион, където производството на двойки е доминиращият процес, енергията на y-лъчите се определя най-добре чрез измерване на общата енергия на двойките електрон-позитрон.