Рассеяние электронов

Рассеяние электронов
Наглядное описание того, как электронный луч может взаимодействовать с образцом с ядром N и электронным облаком электронных оболочек K, L, M. Отображение прошедших электронов и электронов, рассеянных упругим / неупругим образом. SE является S второстепенного Е Lectron выталкивается с помощью пучка электронов, излучающего характерного фотона (X-Ray) & gamma. BSE является B ack- S cattered E Lectron, электрон , который рассеивается в обратном направлении , вместо того , чтобы быть переданы через образец.
Электрон ( е- , β- )
Частицы	Электрон
Масса	9,109 382 91 (40) × 10 −31  кг [1] 5,485 799 0946 (22) × 10 −4  ед [1] [1 822 .888 4845 (14) ] −1  u [примечание 1] 0,510 998 928 (11)  МэВ / c 2 [1]
Электрический заряд	−1  e [примечание 2] −1,602 176 565 (35) × 10 −19  ° C [1] −4,803 204 51 (10) × 10 −10  esu
Магнитный момент	-1,001 159 652 180 76 (27)  μ B [1]
Вращение	1 / 2
Рассеяние
Силы / Эффекты	Сила Лоренца , Электростатическая сила , Гравитация , Слабое взаимодействие
Меры	Заряд , ток
Категории	Упругое столкновение , неупругое столкновение , высокая энергия , низкая энергия
Взаимодействия	е- - е- е- - γ е- - е+ е- - п е- - п е- - Ядра
Типы	Комптоновское рассеяние Меллеровское рассеяние Моттовское рассеяние Бхабха-рассеяние Тормозное излучение Глубоконеупругое рассеяние Синхротронное излучение Томсоновское рассеяние

Рассеяние электронов происходит, когда электроны отклоняются от своей первоначальной траектории . Это происходит из-за электростатических сил во взаимодействии материи или ^{[2] [3],} если присутствует внешнее магнитное поле, электрон может быть отклонен силой Лоренца . ^{[ необходима цитата ] [4] [5]} Это рассеяние обычно происходит с твердыми телами, такими как металлы, полупроводники и изоляторы; ^[6] и является ограничивающим фактором в интегральных схемах и транзисторах. ^[2]

Применение электронного рассеяния таково, что его можно использовать в качестве микроскопа высокого разрешения для адронных систем, что позволяет измерять распределение зарядов для нуклонов и ядерную структуру . ^{[7] [8]} Рассеяние электронов позволило нам понять, что протоны и нейтроны состоят из более мелких элементарных субатомных частиц, называемых кварками . ^[2]

Электроны могут рассеиваться через твердое тело несколькими способами:

• Вовсе нет: рассеяния электронов не происходит, и луч проходит прямо насквозь.
• Однократное рассеяние : когда электрон рассеивается только один раз.
• Множественное рассеяние : когда электрон (ы) разлетается в несколько раз.
• Многократное рассеяние : когда электрон (ы) разлетается очень много раз.

Вероятность рассеяния электронов и степень рассеяния являются функцией вероятности зависимости толщины образца от длины свободного пробега. ^[6]

История [ править ]

Принцип электрона был впервые теоретизирован в период 1838-1851 гг. Естествоиспытателем по имени Ричард Лэминг, который предположил существование субатомных единичных заряженных частиц; он также представлял атом как «электросферу» концентрических оболочек электрических частиц, окружающих материальное ядро. ^{[9] [примечание 3]}

Принято считать, что Дж. Дж. Томсон впервые открыл электрон в 1897 году, хотя другими заметными участниками в развитии теории заряженных частиц являются Джордж Джонстон Стоуни (который ввел термин «электрон»), Эмиль Вихерт (который первым опубликовал свое независимое открытие. электрона), Вальтер Кауфманн , Питер Зееман и Хендрик Лоренц . ^[10]

Комптоновское рассеяние было впервые обнаружено в Вашингтонском университете в 1923 году Артуром Комптоном , получившим за это открытие в 1927 году Нобелевскую премию по физике; Следует также упомянуть его аспиранта YH Woo, который дополнительно подтвердил результаты. Комптоновское рассеяние обычно ссылается на взаимодействие с участием электронов атома, однако ядерное комптоновское рассеяние действительно существует. ^{[ необходима цитата ]}

Первый эксперимент по дифракции электронов был проведен в 1927 году Клинтоном Дэвиссоном и Лестером Гермером с использованием того, что впоследствии стало прототипом современной системы LEED . ^[11] Эксперимент смог продемонстрировать волнообразные свойства электронов ^{[примечание 4],} тем самым подтвердив гипотезу де Бройля о том, что частицы вещества имеют волнообразную природу. ^{[ необходима цитата ]} Однако после этого интерес к ДМЭ уменьшился в пользу дифракции высокоэнергетических электронов до начала 1960-х годов, когда интерес к ДМЭ возродился; примечательного упоминания в этот период - Е.П. Фарнсворт.кто продолжал развивать методы LEED. ^[11]

История пучка электрон-электронов при высоких энергиях начинается в 1956 г., когда К. О'Нил из Принстонского университета заинтересовался столкновениями при высоких энергиях и представил идею ввода ускорителей в накопительное кольцо (а). Хотя идея столкновения пучков и пучков существовала примерно с 1920-х годов, только в 1953 году немецкий патент на устройство встречных пучков был получен Рольфом Видероэ . ^[12]

Явления [ править ]

Электроны могут рассеиваться другими заряженными частицами за счет электростатических кулоновских сил. Кроме того, если присутствует магнитное поле, бегущий электрон будет отклоняться силой Лоренца. Чрезвычайно точное описание всего рассеяния электронов, включая квантовые и релятивистские аспекты, дает теория квантовой электродинамики.

Сила Лоренца [ править ]

Сила Лоренца, названная в честь голландского физика Хендрика Лоренца , для заряженной частицы q определяется (в единицах СИ ) уравнением: ^[13]

${\ displaystyle \ mathbf {F} = q \ mathbf {E} + q \ mathbf {v} \ times \ mathbf {B}}$

где q E описывает электрическую силу из-за существующего электрического поля E , действующего на q .
А q v x B описывает магнитную силу из-за присутствующего магнитного поля B , действующего на q, когда q движется со скоростью v . ^{[13] [14]}
Что также можно записать как:

${\displaystyle \mathbf {F} =q[-\nabla \phi -{\frac {d\mathbf {A} }{dt}}+\nabla (\mathbf {A} \cdot \mathbf {v} )]}$

где - электрический потенциал , а A - магнитный векторный потенциал . ^[15]${\displaystyle \phi }$

Это был Оливер Хевисайда , который приписывается в 1885 и 1889 первым получить корректное выражение для силы Лоренца д v х B . ^[16] Хендрик Лоренц вывел и усовершенствовал эту концепцию в 1892 году и дал ей свое имя, ^[17] включив силы, возникающие из-за электрических полей.
Переписывая это как уравнение движения для свободной частицы с зарядом q массы m , получаем следующее: ^[13]

${\displaystyle m{\frac {d\mathbf {v} }{dt}}=q\mathbf {E} +q\mathbf {v} \times \mathbf {B} }$

или же

${\displaystyle m{\frac {d\gamma \mathbf {v} }{dt}}=q\mathbf {E} +q\mathbf {v} \times \mathbf {B} }$

в релятивистском случае с использованием лоренцевского сжатия, где γ равно: ^[18]

${\displaystyle \gamma (v)\equiv {\frac {1}{\sqrt {1-v^{2}/c^{2}}}}}$

это уравнение движения было впервые проверено в 1897 году в эксперименте Дж. Дж. Томсона по исследованию катодных лучей, который подтвердил, посредством изгиба лучей в магнитном поле, что эти лучи были потоком заряженных частиц, ныне известных как электроны. ^{[10] [13]}

Варианты этой базовой формулы описывают магнитную силу на проводе с током (иногда называемую силой Лапласа), электродвижущую силу в проволочной петле, движущейся через магнитное поле (аспект закона индукции Фарадея), и силу, действующую на частицу. который может двигаться со скоростью, близкой к скорости света (релятивистская форма силы Лоренца).

Электростатическая кулоновская сила [ править ]

На изображении вектор F ₁ - это сила, испытываемая q ₁ , а вектор F ₂ - сила, испытываемая q ₂ . Когда q ₁ q ₂ > 0 силы отталкивающие (как на изображении), а когда q ₁ q ₂ <0 силы притяжения (напротив изображения). Величина сил всегда будет одинаковой. В этом случае: где вектор, - это векторное расстояние между зарядами и, (единичный вектор, указывающий от q ₂ до q ₁ ).${\displaystyle \mathbf {F} =k{\frac {q_{1}q_{2}}{|\mathbf {r_{12}} |^{2}}}\mathbf {\hat {r_{12}}} ={\frac {q_{1}q_{2}}{4\pi \epsilon _{0}|\mathbf {r_{12}} |^{2}}}\mathbf {\hat {r_{12}}} }$

${\displaystyle {\boldsymbol {r_{12}}}={\boldsymbol {r_{1}-r_{2}}}}$
${\displaystyle {\boldsymbol {{\hat {r}}_{12}}}={{\boldsymbol {r_{12}}}/|{\boldsymbol {r_{12}}}|}}$

Векторная форма приведенного выше уравнения вычисляет силу F _1, приложенную к q _1, посредством q ₂ . Если вместо этого использовать r ₂₁ , то можно будет найти влияние на q ₂ . Его также можно рассчитать по третьему закону Ньютона : F ₂ = - F ₁ .

Электростатическая кулоновская сила, также известная как кулоновское взаимодействие, и электростатическая сила , названная в честь Шарля-Огюстена де Кулона , опубликовавшего результат в 1785 году, описывает притяжение или отталкивание частиц из-за их электрического заряда. ^[19]

Закон Кулона гласит, что:

Величина электрической силы между двумя точечными зарядами прямо пропорциональна произведению зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. ^{[20] [примечание 5]}

Величина электростатической силы пропорциональна скалярному кратному величине заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояния (т. Е. Закон обратных квадратов ) и определяется по формуле:

${\displaystyle F=k{\frac {|q_{1}q_{2}|}{r^{2}}}={\frac {|q_{1}q_{2}|}{4\pi \epsilon _{0}r^{2}}}}$

или в векторной записи:

${\displaystyle \mathbf {F} =k{\frac {q_{1}q_{2}}{|\mathbf {r} |^{2}}}\mathbf {\hat {r}} ={\frac {q_{1}q_{2}}{4\pi \epsilon _{0}|\mathbf {r} |^{2}}}\mathbf {\hat {r}} }$

где q ₁ , q ₂ - два точечных начисления со знаком; r-hat - направление единичного вектора расстояния r между зарядами; k - постоянная Кулона, а ε ₀ - диэлектрическая проницаемость свободного пространства, выраженная в единицах СИ следующим образом: ^[20]

${\displaystyle k={\frac {1}{4\pi \epsilon _{0}}}\approx 8.988\times 10^{9}Nm^{2}{C^{-}}^{2}}$

${\displaystyle \epsilon _{0}\approx 8.854\times 10^{-12}C^{2}N^{-1}m^{-2}}$

Направления сил, прилагаемых двумя зарядами друг к другу, всегда вдоль прямой линии, соединяющей их (кратчайшее расстояние), и являются векторными силами бесконечного диапазона; и подчиняться 3-му закону Ньютона, будучи равной величиной и противоположным направлением. Кроме того, когда оба заряда q ₁ и q ₂ имеют одинаковый знак (оба положительные или оба отрицательные), силы между ними являются отталкивающими, если они имеют противоположный знак, тогда силы притяжения. ^{[20] [21]} Эти силы подчиняются важному свойству, называемому принципом суперпозиции сил, который гласит, что если был введен третий заряд, то полная сила, действующая на этот заряд, равна векторной сумме.от сил, которые были бы приложены другими зарядами по отдельности, это справедливо для любого количества зарядов. ^[20] Однако закон Кулона был сформулирован для зарядов в вакууме , если пространство между точечными зарядами содержит материю, то диэлектрическая проницаемость вещества между зарядами должна быть учтена следующим образом:

${\displaystyle F=k{\frac {|q_{1}q_{2}|}{\epsilon _{r}r^{2}}}}$

где ε _r - относительная диэлектрическая проницаемость или диэлектрическая проницаемость пространства, через которое действует сила, и не имеет размеров. ^[20]

Столкновения [ править ]

Если две частицы взаимодействуют друг с другом в процессе столкновения, после взаимодействия возможны четыре результата: ^[22]

Эластичный [ править ]

Упругое рассеяние - это когда столкновения между мишенью и падающими частицами имеют полное сохранение кинетической энергии. ^[23] Это означает, что не происходит разрушения частиц или потери энергии из-за колебаний, ^{[23] [24],} то есть внутренние состояния каждой из частиц остаются неизменными. ^[22] В связи с отсутствием разрушения упругие столкновения могут быть смоделированы как происходящие между точечными частицами ^[24], принцип, который очень полезен для элементарной частицы, такой как электрон. ^[22]

Неэластичный [ править ]

Неупругое рассеяние - это когда столкновения не сохраняют кинетическую энергию ^{[23] [24],} и поэтому внутренние состояния одной или обеих частиц изменились. ^[22] Это происходит из-за преобразования энергии в колебания, которые можно интерпретировать как тепло, волны (звук) или колебания между составляющими частицами любой стороны столкновения. ^[23] Частицы также могут расщепляться, дополнительная энергия может быть преобразована в разрыв химических связей между компонентами. ^[23]

Кроме того, импульс сохраняется как при упругом, так и при неупругом рассеянии. ^[23] Два других результата - это реакции (когда структура взаимодействующих частиц изменяется, образуя две или более (обычно сложные частицы)), и создаются новые частицы, которые не являются элементарными частицами взаимодействующих частиц. ^{[22] [23]}

Типы рассеивания [ править ]

Рассеяние электронов на молекулах [ править ]

Рассеяние электронов на изолированных атомах и молекулах происходит в газовой фазе. Он играет ключевую роль в физике и химии плазмы и важен для таких приложений, как физика полупроводников. Рассеяние электрон-молекула / атом обычно рассматривается с помощью квантовой механики. Ведущим подходом к вычислению сечений является использование метода R-матрицы .

Комптоновское рассеяние [ править ]

Комптоновское рассеяние , названное так в честь Артура Комптона, который впервые наблюдал этот эффект в 1922 году и за который ему в 1927 году была присуждена Нобелевская премия по физике; ^[25] - неупругое рассеяние фотона высокой энергии на свободной заряженной частице. ^{[26] [примечание 6]}

Это было продемонстрировано в 1923 году, когда излучение с заданной длиной волны (в данном случае рентгеновское излучение) проходило через фольгу (углеродную мишень), которая рассеивалась способом, несовместимым с классической теорией излучения. ^{[26] [примечание 7]} Комптон опубликовал в Physical Review статью, объясняющую это явление: квантовая теория рассеяния рентгеновских лучей легкими элементами . ^[27] Эффект Комптона можно понимать как неупругое рассеяние высокоэнергетических фотонов на отдельных электронах, ^[26] когда входящий фотон отдает часть своей энергии электрону, тогда рассеянный фотон имеет более низкую энергию, более низкую частоту и более длительный длина волны согласно соотношению Планка :^[28]

${\displaystyle E=h\nu =hf}$

что дает энергию E фотона через частоту f или ν и постоянную Планка h (6,626 × 10 ⁻³⁴  Дж⋅с =4,136 × 10 ⁻¹⁵  эВ.с ). ^[29] Изменение длины волны при таком рассеянии зависит только от угла рассеяния для данной целевой частицы. ^{[28] [30]}

Это было важным открытием в течение 1920-х годов, когда частицы (фотонная) природа света, предполагаемая фотоэлектрическим эффектом, все еще обсуждались, эксперимент Комптона дал четкие и независимые доказательства подобного частицам поведения. ^{[25] [30]}

Формула, описывающая комптоновский сдвиг длины волны из-за рассеяния, имеет вид:

${\displaystyle \lambda _{f}-\lambda _{i}={\frac {h}{m_{e}c}}(1-\cos \theta )}$

где λ _f - конечная длина волны фотона после рассеяния, λ _i - начальная длина волны фотона до рассеяния, h - постоянная Планка, m _e - масса покоя электрона, c - скорость света, а θ - величина угол рассеяния фотона. ^{[25] [30]}

Коэффициент при (1 - cos θ) известен как длина волны Комптона , но фактически является константой пропорциональности для сдвига длины волны. ^[31] Столкновение приводит к увеличению длины волны фотона где-то между 0 (для угла рассеяния 0 °) и удвоенной длиной волны Комптона (для угла рассеяния 180 °). ^[32]

Томсоновское рассеяние - это классическая упругая количественная интерпретация процесса рассеяния ^[26], и это можно видеть с фотонами более низкой, средней энергии. Классическая теория электромагнитной волны, рассеянной заряженными частицами, не может объяснить сдвиги длины волны малой интенсивности.

Обратное комптоновское рассеяние происходит, когда электрон движется, и имеет достаточную кинетическую энергию по сравнению с фотоном. В этом случае чистая энергия может передаваться от электрона к фотону. Обратный эффект Комптона наблюдается в астрофизике, когда фотон низкой энергии (например, космического микроволнового фона) отражается от электрона высокой энергии (релятивистского). Такие электроны образуются в сверхновых и активных ядрах галактик. ^[26]

Рассеяние Мёллера [ править ]

Рассеяние Мотта [ править ]

Рассеивание бхабхи [ править ]

Тормозное излучение [ править ]

Глубоконеупругое рассеяние [ править ]

Синхротронное излучение [ править ]

Если заряженная частица, такая как электрон, ускоряется - это может быть ускорение по прямой линии или движение по кривой траектории - частица испускает электромагнитное излучение. Внутри накопительных колец электронов и кольцевых ускорителей частиц, известных как синхротроны , электроны изгибаются по круговой траектории и обычно излучают рентгеновские лучи. Это радиально испускаемое ( ) электромагнитное излучение при ускорении заряженных частиц называется синхротронным излучением . ^[33] Он производится в синхротронах с использованием поворотных магнитов, ондуляторов и / или вигглеров . ^{[ необходима цитата ]}${\displaystyle \mathbf {a} \perp \mathbf {v} }$

Первое наблюдение было сделано 24 апреля 1947 года в исследовательской лаборатории General Electric в Скенектади, штат Нью-Йорк, в синхротроне, построенном командой Херба Поллака для проверки идеи принципа фазовой стабильности для высокочастотных ускорителей. ^{[примечание 8]} Когда техника попросили осмотреть экран с помощью большого зеркала, чтобы проверить наличие искры в трубке, он увидел яркую световую дугу, исходящую от электронного луча. Известно, что Роберт Ленгмюр распознал это как синхротронное излучение или, как он назвал это, «излучение Швингера» в честь Джулиана Швингера . ^[34]

Классически излучаемая мощность P ускоренного электрона равна:

${\displaystyle P={\frac {2Ke^{2}}{3c^{2}}}a^{2}}$

это происходит из формулы Лармора ; где K - постоянная электрической проницаемости, ^{[примечание 9]} e - заряд электрона, c - скорость света, а a - ускорение. В пределах круговой орбиты, такой как накопительное кольцо, нерелятивистский случай - это просто центростремительное ускорение. Однако внутри накопительного кольца ускорение очень релятивистское и может быть получено следующим образом:

${\displaystyle a_{non-relativistic}={\frac {v^{2}}{r}}\rightarrow a_{relativistic}={\frac {1}{m}}{\frac {dp}{d\tau }}={\frac {1}{m}}\gamma {\frac {d(\gamma mv)}{dt}}=\gamma ^{2}{\frac {dv}{dt}}=\gamma ^{2}{\frac {v^{2}}{r}}}$,

где v - круговая скорость, r - радиус кругового ускорителя, m - масса покоя заряженной частицы, p - импульс, τ - собственное время (t / γ), а γ - фактор Лоренца . Излучаемая мощность становится:

${\displaystyle P={\frac {2Ke^{2}}{3c^{2}}}({\frac {\gamma ^{2}v^{2}}{r}})^{2}={\frac {2Ke^{2}}{3c^{2}}}{\frac {\gamma ^{4}v^{4}}{r^{2}}}}$

Для высокорелятивистских частиц, когда скорость становится почти постоянной, член γ ⁴ становится доминирующей переменной при определении скорости потерь, что означает, что потери масштабируются как четвертая степень энергии частицы γmc ² ; а обратная зависимость потерь синхротронного излучения от радиуса свидетельствует в пользу создания ускорителя как можно большего размера. ^[33]

Услуги [ править ]

SLAC [ править ]

Стэнфордский центр линейных ускорителей расположен недалеко от Стэнфордского университета , Калифорния. ^[35] Строительство линейного ускорителя длиной 2 мили началось в 1962 году и было завершено в 1967 году, а в 1968 году было обнаружено первое экспериментальное свидетельство существования кварков, в результате чего в 1990 году была присуждена Нобелевская премия по физике, которую разделили Ричард Тейлор и Джером И. Фридман из SLAC. и Генри Кендалл из Массачусетского технологического института. ^[36]Ускоритель имел емкость 20 ГэВ для ускорения электронов, и, хотя этот эксперимент был похож на эксперимент Резерфорда по рассеянию, этот эксперимент работал с альфа-частицами при энергии всего 7 МэВ. В случае SLAC падающая частица была электроном, а мишень - протоном, и из-за короткой длины волны электрона (из-за его высокой энергии и импульса) он мог проникать в протон. ^[35] Стэнфордское позитронно-электронное асимметричное кольцо (SPEAR), добавленное к SLAC, сделало такие открытия возможными, что привело к открытию в 1974 году частицы Дж / пси, которая состоит из парных очарованных кварков и античарованных кварков, а также другого Нобелевская премия по физике 1976 года. За этим последовало объявление Мартина Перла об открытии тау-лептона, за которое он разделил Нобелевскую премию по физике 1995 года.^[36]

SLAC стремится стать ведущей лабораторией ускорителей ^[37] для реализации стратегических программ в области физики элементарных частиц, астрофизики элементарных частиц и космологии, а также приложений для открытия новых лекарств для лечения, новых материалов для электроники и новых способов производства чистой энергии и энергии. очистить окружающую среду. ^[38] Под руководством Чи-Чанг Као пятый директор SLAC (по состоянию на ноябрь 2012 г.), известный ученый-рентгенолог, прибывший в SLAC в 2010 г. в качестве заместителя директора лаборатории Стэнфордского источника синхротронного излучения. ^[39]

BaBar [ править ]

SSRL - Стэнфордский источник синхротронного излучения [ править ]

Другие научные программы, выполняемые SLAC, включают: ^[40]

• Расширенные исследования ускорителей
• ATLAS / Большой адронный коллайдер
• Теория элементарных частиц
• EXO - Обсерватория обогащенного ксенона
• FACET - Средство для расширенных экспериментальных испытаний ускорителей
• Космический гамма-телескоп Ферми
• Geant4
• KIPAC - Институт астрофизики элементарных частиц и космологии им. Кавли
• LCLS - Линейный источник когерентного света
• LSST - Большой синоптический обзорный телескоп
• NLCTA - Next Linear Collider Test Accelerator
• Стэнфордский институт PULSE
• SIMES - Стэнфордский институт материаловедения и энергетики
• Центр изучения взаимодействия и катализа SUNCAT
• Super CDMS - поиск сверхкриогенной темной материи

RIKEN RI Beam Factory [ править ]

RIKEN был основан в 1917 году как частный исследовательский фонд в Токио и является крупнейшим комплексным исследовательским институтом Японии. Быстро разрастаясь в размерах и масштабах, он сегодня известен высококачественными исследованиями в различных научных дисциплинах и включает в себя сеть исследовательских центров и институтов мирового уровня по всей Японии. ^[41]

RIKEN RI Beam Factory , иначе известный как RIKEN Нишины Center (для ускорительных науки), является циклотрон на основе научно - исследовательский центр , который начал свою работу в 2007 году; Спустя 70 лет после первого в Японии циклотрона, созданного доктором Йошио Нишина, чьим именем названа установка. ^[42]

По состоянию на 2006 год на установке имеется ускорительный комплекс тяжелых ионов мирового класса. Он состоит из кольцевого циклотрона на К540 МэВ (RRC) и двух различных инжекторов: линейного ускорителя тяжелых ионов переменной частоты (RILAC) и циклотрона AVF на К70 МэВ (AVF). Он имеет сепаратор снарядов и осколков (RIPS), который обеспечивает лучи RI (радиоактивный изотоп) менее 60 а.е.м., самые интенсивные в мире лучи RI с легкой атомной массой. ^[43]

Под контролем Центра Нишина, RI Beam Factory используется пользователями по всему миру, продвигая исследования в области ядерной физики, физики элементарных частиц и адронов. Это продвижение исследований приложений ускорителей является важной миссией Центра Нишина и предполагает использование как отечественных, так и зарубежных ускорительных мощностей. ^[44]

SCRIT [ править ]

Установка SCRIT (самоограничивающаяся радиоактивная изотопная ионная мишень) в настоящее время строится на лучевой фабрике RIKEN RI (RIBF) в Японии. Проект направлен на исследование короткоживущих ядер с помощью теста на упругое рассеяние электронов с распределением плотности заряда, причем первоначальное тестирование проводится на стабильных ядрах. Первое рассеяние электронов на нестабильных изотопах Sn состоится в 2014 г. ^[45]

Исследование короткоживущих радиоактивных ядер (RI) с помощью рассеяния электронов никогда не проводилось из-за невозможности сделать эти ядра мишенью ^[46] теперь, когда впервые в мире появился новый метод самоограничения RI. На установке, посвященной изучению структуры короткоживущих ядер методом рассеяния электронов, это исследование становится возможным. Принцип метода основан на явлении захвата ионов, которое наблюдается на устройствах для накопления электронов ^{[примечание 10],} которое отрицательно сказывается на характеристиках электронных накопителей. ^[45]

Новая идея, которую следует использовать в SCRIT, заключается в использовании захвата ионов, чтобы позволить короткоживущим ПП стать мишенью в качестве захваченных ионов на электронном пучке для экспериментов по рассеянию. Эта идея была впервые подтверждена экспериментальным исследованием с использованием электронного накопителя Киотского университета, Южная Каролина; это было сделано с использованием стабильного ядра ¹³³ Cs в качестве мишени в эксперименте с энергией электронного пучка 120 МэВ, типичным накопленным током пучка 75 мА и временем жизни пучка 100 секунд. Результаты этого исследования были благоприятными: упруго рассеянные электроны от захваченного Cs были четко видны. ^[45]

См. Также [ править ]

• Эффект Зеемана
• Физика элементарных частиц
• Дифракция низкоэнергетических электронов
• Квантовая электродинамика
• R-матрица

Заметки [ править ]

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• Physics Out Loud: Electron Scattering (видео)
• Яркая буря: Комптоновское рассеяние (видео)