Приложения к физике.
Теория каскадных процессов.
Хорошо известно, что заряженные частицы, проходя через
вещество, теряют энергию на столкновения и излучение. При малых энергиях основными эффектами этого физического процесса
являются изменение направления движения частиц (рассеяние) и
потеря энергии проходящими частицами, вызванная столкновениями с атомами поглощающего вещества. При высоких энергиях
картина становится более сложной.
Для конкретности рассмотрим
явление прохождения электрона, обладающего высокой энергией,
через некоторый поглотитель. Когда электрон (первичная частица)
сталкивается с атомом поглотителя, его отклонение от первоначальной траектории, вызванное этим столкновением, сопровождается излучением квантов с высокой энергией (фотонов). Когда
энергия фотонов мала, количество энергии, которое электрон теряет на излучение фотонов, пренебрежимо мало по сравнению
с энергией, затрачиваемой им на ионизацию, т.е. на "выбивание"
орбитальных электронов из атомов поглотителя. Указанные два
источника затрат энергии становятся сравнимыми между собой
только тогда, когда кинетическая энергия электрона имеет тот же
порядок величины, что и энергетический эквивалент его массы
покоя.
Иная картина возникает, когда испускаемый фотон имеет
энергию, превышающую более чем вдвое энергию покоя электрона.
В этом случае фотон может вызвать образование электронной
пары — электрона и позитрона. Этот процесс называют образованием пары.
Пара электронов, если ее энергия достаточно велика,
может излучать фотоны, которые в свою очередь могут вызвать
дальнейшее образование пар. Таким образом, проходя через
поглотитель, электрон, обладающий высокой энергией, создает
электронно-фотонный каскад. Этот каскадный процесс, или процесс умножения, длится до тех пор, пока энергии вторичных
частиц не станут слишком малыми для дальнейшего умножения.На этой стадии каскадного процесса оставшаяся энергия быстро
поглощается: электроны теряют свою энергию на ионизацию, потеря энергии фотонами обусловливается комптоновским рассеянием.
следующая страница >>