Квантова физика 13
13. Интересен пример за процеса на раждане е появата на двойки електрон-позитрон по време на преминаването на Y-кванти в електрическото поле на атома. Процесът се състои в раждането на материални частици от електромагнитно излъчване. На фиг. 13А, която е снимка на така наречения каскаден дъжд в облачна камера, "показва" много примери за това явление. Обяснението на това, което се вижда на фигурите (виж също фиг. 13B и 13Q) е следното. Ако заредена частица с висока енергия (електрон или позитрон) премине през една от хоризонталните оловни пластини, видими на снимката, тогава тя може леко да се отклони в полето на един от атомите. При такова отклонение се променя скоростта на частицата и съответно електромагнитното излъчване под формата на v-кванти ari сес. (Една частица в плочата може, разбира се, да претърпи последователни отклонения в полето на няколко атома. В това
I / Заредена / I частица
Ориз. 13 V. Заредена частица с висока енергия (например позитрон или електрон) се отклонява от електрическото поле на атома. В резултат на полученото ускорение той излъчва у-квант. Това явление се нарича спирачно лъчение. Защрихованата част на фигурата съответства на вещество, например оловна плоча в облачна камера
Ориз. 13C. v-квант с висока енергия в електрическото поле на атома образува двойка електрон-поейтрон. Това явление се нарича сдвояване. Bremsstrahlung и производството на двойки са отговорни за развитието на каскадния душ, показан на фиг. 13А
В този случай ще бъдат излъчени няколко 7-кванта.) 7-квантите, възникващи в този процес, могат да породят двойки електрон-позитрон в полетата на други атоми, с които те се срещат при преминаване през плочата. Тези заредени частици се сблъскват сатоми, от своя страна образуват нови 7-кванти, а последните образуват нови частици и т.н.
Така една заредена частица или единичен 7-квант може да породи каскада, състояща се от 7-кванта, електрони и позитрони. Заредените частици оставят видими следи в камерата. Те формират наблюдаваните на фиг. 13A снимка на проливен дъжд. 7-quanta не оставят следа върху снимката.
Каскадният дъжд, показан от дясната страна на изображението, произхожда от 7-квант, който е влязъл в първата плоча отгоре. Енергията на този 7-квант е близо до 20 GeV. Вляво от този порой се вижда втори порой. Създаден е от заредена частица със значително по-ниска енергия. Очевидно произходът на двата душове е свързан с някакво събитие, случило се някъде в стената на камерата, далеч от погледа. Повечето от видимите частици в изображението се движат отгоре надолу. характер-
Тънката характеристика на разглежданите процеси е, че колкото по-голяма е енергията на частицата в потока, толкова по-близо е посоката на нейното движение до посоката на движение на първичната частица; частици с по-ниска енергия могат да се движат далеч от оста на душа. При внимателно разглеждане на изображението може да се види, че вторичните душове, свързани с частици, които са се отклонили от основната посока, бързо „изчезват“. Каскадният дъжд изчезва, когато първичната енергия е фрагментирана между толкова голям брой вторични заредени частици и y-кванти, че те вече не са способни за по-нататъшно производство на двойки. В крайна сметка частиците с ниска енергия се абсорбират в оловните плочи.
Енергията на частицата, която е създала дъжда, може да бъде оценена от броя на вторично заредените частици, създадени от нея.
14. Описаните процеси на раждане и унищожаване на частиците са важна характеристика на природата. Очевидно тези явления нямат аналогия нито във фрагментирането на парче материя, нито вхимична реакция. Можем да опишем химическа реакция, като кажем, че нови молекули се образуват от елементи, които са били част от други молекули. С това описание атомите могат да се разглеждат като съставни части на молекула. Нека разгледаме, за разлика от това, случая, когато две сблъскващи се частици продължават да съществуват дори след сблъсъка, в който също се раждат нови частици. Очевидно такъв процес не може да се опише като преразпределение на някои от елементите, съставляващи първоначалните частици, в нови сложни системи. По същия начин такова описание не е подходящо за явления, свързани с изчезването на оригиналните частици. Анихилацията на двойка електрон-позитрон може да се счита за характерен пример за такова явление: две материални частици, които са съществували в началото, напълно изчезват и вместо това се образуват кванти.
15. За да разберем експериментално дали една частица е елементарна или сложна, създаваме условия за сблъсък на две частици и изследваме продуктите на реакцията. Използвайки този метод, успяваме да разделим молекулата на отделни атоми, а атомите на електрони и ядра. Ето защо може да се твърди, че молекулите са изградени от атоми, които от своя страна са изградени от електрони и ядра. Физиците от 19 век грешат, като вярват, че атомите са неразрушими и неделими. Оказа се, че атомът може да бъде унищожен. Същото трябва да се каже и за ядрото. Унищожаването му обаче изисква много повече енергия, отколкото унищожаването на един атом. В този смисъл ядрото е несравнимо по-стабилно от атома. Предишна 13 14 15 16 17 18 .. 194 >> Следващ