В физике радиационная длина - это характеристика материала, связанная с потерей энергии частицами высокой энергии, электромагнитно взаимодействующими с ним.
Определение
В материалах с высоким атомным номером (например, W, U, Pu) электроны с энергиями> ~ 10 МэВ преимущественно теряют энергию из-за тормозного излучения , а фотоны высоких энергий - из- за
е+
е-
парное производство. Характерное количество вещества, прошедшего через эти взаимосвязанные взаимодействия, называется радиационной длиной X 0 , обычно измеряемой в г · см -2 . Это как среднее расстояние, на котором высокоэнергетический электрон теряет всю свою энергию, кроме 1 ⁄ e, из-за тормозного излучения [1], так и 7 ⁄ 9 длины свободного пробега длярождения пар фотоном высокой энергии. Это также подходящий масштаб длины для описания высокоэнергетических электромагнитных каскадов.
Радиационная длина для данного материала, состоящего из одного типа ядер, может быть аппроксимирована следующим выражением: [2]
,
где Z является атомным номером и это массовое число ядра.
Для , хорошее приближение [3] [ несовместимо ],
где - числовая плотность ядра, обозначает приведенную постоянную Планка ,масса покоя электрона ,скорость света , а такжепостоянная тонкой структуры .
Для электронов при более низких энергиях (ниже нескольких десятков МэВ ) потери энергии на ионизацию являются преобладающими.
Хотя это определение может также использоваться для других электромагнитных взаимодействующих частиц, помимо лептонов и фотонов, наличие более сильного адронного и ядерного взаимодействия делает его гораздо менее интересной характеристикой материала; ядерная длина столкновения и длина ядерного взаимодействия являются более актуальными.
Подробные таблицы радиационной длины и других свойств материалов доступны в группе данных по частицам . [2] [4]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ М. Гупта; и другие. (2010). «Расчет радиационной длины в материалах». PH-EP-Tech-Note . Bibcode : 2004PhLB..592 .... 1P .
- ^ а б С. Эйдельман; и другие. (2004). «Обзор физики элементарных частиц». Phys. Lett. B . 592 (1–4): 1–5. Bibcode : 2004PhLB..592 .... 1P . DOI : 10.1016 / j.physletb.2004.06.001 .( http://pdg.lbl.gov/ )
- ^ Де Анжелис, Алессандро; Пимента, Марио (2018). Введение в физику элементарных частиц и астрономических частиц (2-е изд.). Springer. Bibcode : 2018ipap.book ..... D . DOI : 10.1007 / 978-3-319-78181-5 . ISBN 978-3-319-78180-8.
- ^ "Атомно-ядерные свойства в группе данных о частицах" .