Длина излучения

В физике элементарных частиц — длина излучения это характеристика материала, связанная с потерей энергии частицами высокой энергии, электромагнитно взаимодействующими с ним. Она определяется как средняя длина (в см) материала, при которой энергия электрона уменьшается в 1/ e раз . ^[1]

Определение

В материалах с большим атомным номером (например, вольфрам , уран , плутоний ) электроны с энергией >~10 МэВ преимущественно теряют энергию за счет тормозного излучения высокой энергии , а фотоны - за счет тормозного излучения. и ⁺и ⁻ парное производство. Характерное количество вещества, пройденное при этих родственных взаимодействиях, называется длиной излучения $X 0$ , обычно измеряемой в г·см. ⁻². Это одновременно и среднее расстояние, на котором электрон высокой энергии теряет все, кроме $.mw-parser-output .frac{white-space:nowrap}.mw-parser-output .frac .num,.mw-parser-output .frac .den{font-size:80%;line-height:0;vertical-align:super}.mw-parser-output .frac .den{vertical-align:sub}.mw-parser-output .sr-only{border:0;clip:rect(0,0,0,0);clip-path:polygon(0px 0px,0px 0px,0px 0px);height:1px;margin:-1px;overflow:hidden;padding:0;position:absolute;width:1px}1 ⁄ e$ его энергии за счет тормозного излучения , ^[1] и 7/9 длины фотоном рождения свободного пробега пары . высокой энергии Это также подходящий масштаб для описания электромагнитных каскадов высоких энергий .

Радиационную длину для данного материала, состоящего из одного типа ядра, можно аппроксимировать следующим выражением: ^[2]

$X_{0}=716.4{\text{ g cm}}^{-2}{\frac {A}{Z(Z+1)\ln {\frac {287}{\sqrt {Z}}}}}=1433{\text{ g cm}}^{-2}{\frac {A}{Z(Z+1)(11.319-\ln {Z})}},$

где $Z$ — атомный номер , а $A$ — массовое число ядра.

Для $Z > 4$ хорошим приближением является ^[3]^{[ непоследовательный ]}. ${\frac {1}{X_{0}}}=4\left({\frac {\hbar }{m_{\mathrm {e} }c}}\right)^{2}Z(Z+1)\alpha ^{3}n_{\mathrm {a} }\log \left({\frac {183}{Z^{1/3}}}\right),$

где

$n a$ – плотность ядра,
$\hbar$ обозначает приведенную постоянную Планка ,
$m e$ — масса покоя электрона ,
$с$ — скорость света ,
$α$ — константа тонкой структуры .

Для электронов с более низкими энергиями (менее нескольких десятков МэВ ) потеря энергии за счет ионизации является преобладающей.

Хотя это определение можно также использовать для других электромагнитно взаимодействующих частиц, помимо лептонов и фотонов, наличие более сильного адронного и ядерного взаимодействия делает его гораздо менее интересной характеристикой материала; длина ядерного столкновения и длина ядерного взаимодействия более важны.

Подробные таблицы длин излучения и других свойств материалов можно получить в группе данных о частицах . ^[2]^[4]

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б М. Гупта; и др. (2010). «Расчет длины излучения в материалах». PH-EP-Техническое примечание . 592 (1–4): 1. arXiv : astro-ph/0406663 . Бибкод : 2004PhLB..592....1P . дои : 10.1016/j.physletb.2004.06.001 .
^ Перейти обратно: ^а ^б С. Эйдельман; и др. (2004). «Обзор физики элементарных частиц». Физ. Летт. Б. 592 (1–4): 1–5. arXiv : astro-ph/0406663 . Бибкод : 2004PhLB..592....1P . дои : 10.1016/j.physletb.2004.06.001 . ( http://pdg.lbl.gov/ )
^ Де Анджелис, Алессандро; Пимента, Марио (2018). Введение в физику элементарных и астрочастиц (2-е изд.). Спрингер. Бибкод : 2018ipap.book.....D . дои : 10.1007/978-3-319-78181-5 . ISBN 978-3-319-78180-8 .
^ «AtomicNuclearProperties в группе данных о частицах» . Архивировано из оригинала 24 июля 2021 г. Проверено 26 января 2008 г.

Эта физике элементарных частиц статья, посвященная , незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[Gupta-1] Перейти обратно: ^а ^б М. Гупта; и др. (2010). «Расчет длины излучения в материалах». PH-EP-Техническое примечание . 592 (1–4): 1. arXiv : astro-ph/0406663 . Бибкод : 2004PhLB..592....1P . дои : 10.1016/j.physletb.2004.06.001 .

[pdg-2] Перейти обратно: ^а ^б С. Эйдельман; и др. (2004). «Обзор физики элементарных частиц». Физ. Летт. Б. 592 (1–4): 1–5. arXiv : astro-ph/0406663 . Бибкод : 2004PhLB..592....1P . дои : 10.1016/j.physletb.2004.06.001 . ( http://pdg.lbl.gov/ )

[3] Де Анджелис, Алессандро; Пимента, Марио (2018). Введение в физику элементарных и астрочастиц (2-е изд.). Спрингер. Бибкод : 2018ipap.book.....D . дои : 10.1007/978-3-319-78181-5 . ISBN 978-3-319-78180-8 .

[4] «AtomicNuclearProperties в группе данных о частицах» . Архивировано из оригинала 24 июля 2021 г. Проверено 26 января 2008 г.

[1]

[2]

[3]

[4]