Délka záření - Radiation length

Ve fyzice je délka záření je charakteristika materiálu související se ztrátou energie vysokou energií částice elektromagneticky s ním interaguje.

Definice

V materiálech s vysokým atomovým číslem (např. W, U, Pu) elektrony energií> ~ 10 MeV převážně ztrácí energii o bremsstrahlung a vysokoenergetické fotony podle
E⁺

E⁻
výroba párů. Charakteristické množství hmoty procházející těmito souvisejícími interakcemi se nazývá délka záření $X 0$ , obvykle měřeno v g · cm⁻². Je to jak průměrná vzdálenost, o kterou vysokoenergetický elektron ztratí vše kromě $ 1 ⁄ E$ její energie bremsstrahlung^[1]a⁷⁄₉ z znamená svobodná cesta pro výroba párů vysokoenergetickým fotonem. Je to také vhodná délková stupnice pro popis vysokoenergetických elektromagnetických kaskád.

Délka záření pro daný materiál sestávající z jediného typu jádra může být aproximována následujícím výrazem:^[2]

${ displaystyle X_ {0} = 716,4 ; mathrm {g} , mathrm {cm} ^ {- 2} { frac {A} {Z (Z + 1) ln { frac {287} { sqrt {Z}}}}} = 1433 ; mathrm {g} , mathrm {cm} ^ {- 2} { frac {A} {Z (Z + 1) (11,319- ln {Z })}}}$ ,

kde $Z$ je protonové číslo a $A$ je hromadné číslo jádra.

Pro ${ displaystyle Z> 4}$ , dobrá aproximace je^[3]^{[nekonzistentní ]} ${ displaystyle { frac {1} {X_ {0}}} = 4 vlevo ({ frac { hbar} {m _ { mathrm {e}} c}} vpravo) ^ {2} Z (Z +1) alpha ^ {3} n _ { mathrm {a}} log left ({ frac {183} {Z ^ {1/3}}} right)}$ ,

kde ${ displaystyle n _ { mathrm {a}}}$ je hustota čísel jádra, ${ displaystyle hbar}$ označuje snížený Planckova konstanta, ${ displaystyle m _ { mathrm {e}}}$ the elektronová klidová hmotnost, ${ displaystyle c}$ the rychlost světla, a ${ displaystyle alpha}$ the konstanta jemné struktury.

Pro elektrony při nižších energiích (pod několik desítek MeV ), ztráta energie o ionizace převládá.

I když tuto definici lze použít i pro další elektromagneticky interagující částice leptony a fotony, přítomnost silnějších hadronic a jaderná interakce dělá to mnohem méně zajímavou charakteristikou materiálu; the délka jaderné srážky a délka jaderné interakce jsou relevantnější.

Komplexní tabulky pro délky záření a další vlastnosti materiálů jsou k dispozici na webu Skupina dat o částicích.^[2]^[4]

Viz také

Reference

^ M. Gupta; et al. (2010). "Výpočet délky záření v materiálech". PH-EP-Tech-Note. Bibcode:2004PhLB..592 .... 1P.
^ ^A ^b S. Eidelman; et al. (2004). "Přehled částicové fyziky". Phys. Lett. B. 592 (1–4): 1–5. arXiv:astro-ph / 0406663. Bibcode:2004PhLB..592 .... 1P. doi:10.1016 / j.physletb.2004.06.001. (http://pdg.lbl.gov/ )
^ De Angelis, Alessandro; Pimenta, Mário (2018). Úvod do fyziky částic a astročástic (2. vyd.). Springer. Bibcode:2018ipap.book ..... D. doi:10.1007/978-3-319-78181-5. ISBN 978-3-319-78180-8.
^ „AtomicNuclearProperties on the Particle Data Group“.

Tento částicová fyzika –Vztahující se článek je pahýl. Wikipedii můžete pomoci pomocí rozšiřovat to.

[Gupta-1] M. Gupta; et al. (2010). "Výpočet délky záření v materiálech". PH-EP-Tech-Note. Bibcode:2004PhLB..592 .... 1P.

[pdg-2] A ^b S. Eidelman; et al. (2004). "Přehled částicové fyziky". Phys. Lett. B. 592 (1–4): 1–5. arXiv:astro-ph / 0406663. Bibcode:2004PhLB..592 .... 1P. doi:10.1016 / j.physletb.2004.06.001. (http://pdg.lbl.gov/ )

[3] De Angelis, Alessandro; Pimenta, Mário (2018). Úvod do fyziky částic a astročástic (2. vyd.). Springer. Bibcode:2018ipap.book ..... D. doi:10.1007/978-3-319-78181-5. ISBN 978-3-319-78180-8.

[4] „AtomicNuclearProperties on the Particle Data Group“.

[1]

[2]

[3]

[4]