к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Дифракционное рассеяние

Дифракционное рассеяние - специфич. упругое (без изменения энергии и внутр. состояния) рассеяние частиц адронами и атомными ядрами, способными поглощать налетающие частицы. Д. р. имеет волновую природу и обусловлено тем, что область поглощения искажает волновой фронт падающей на систему волны и приводит к распространению его в область геом. тени (рис. 1). При малых длинах волн де Бройля частицы (1119933-585.jpg , где R - радиус поглощающей системы, р - импульс налетающей частицы) Д. р. аналогично дифракции света на непрозрачном экране. В случае полного поглощения Д. р. является единств. механизмом упругого рассеяния. Характерные углы, на к-рые происходит Д. р., имеют величину 1119933-587.jpg (это вытекает из соотношения неопределённостей, т. к. угол рассеяния 1119933-588.jpg, где 1119933-589.jpg - изменение импульса частицы в направлении, перпендикулярном падающему пучку, связанное с R соотношением 1119933-590.jpg).

1119933-586.jpg

Рис. 1. Иллюстрация к возникновению дифракционного рассеяния. Стрелки слева - падающая на поглощающую систему плоская волна, описывающая свободную частицу; вертикальные линии - фронт волны. В области поглощения волновой фронт искривляется, и волна попадает в область геометрической тени.

Для рассеяния на полностью непрозрачном шаре радиуса Л (напр., нейтронов на тяжёлых ядрах) амплитуда 1119933-591.jpg Д. р. на угол 1119933-592.jpg и дифференц. сечение 1119933-593.jpg в элемент телесного угла do соответственно равны:

1119933-594.jpg

где 1119933-595.jpg - волновое число, a J1(x) - функция Бесселя 1-го порядка (см. Цилиндрические функции ),определяющая характерное осциллирующее угл. распределение 1119933-596.jpg. Сечение 1119933-597.jpg сосредоточено в осн. в области малых углов рассеяния, 1119933-598.jpgi/kR, и быстро уменьшается к большим 1119933-599.jpg. Оно характеризуется ярко выраженными максимумами и минимумами, совпадающими с экстремумами функции Бесселя. Амплитуда Д. р. в этом случае чисто мнимая. Полные сечения Д. р. 1119933-600.jpg и неупругих процессов 1119933-601.jpgне зависят от энергии и равны между собой, а полное сечение1119933-602.jpg.

Осн. характеристики рассеяния сохраняются и для полупрозрачных ядер, к-рые наряду с поглощением характеризуются также преломлением падающей волны. Амплитуда 1119933-603.jpg остаётся преобладающе мнимой, но содержит также действит. часть. Наличие действит. части в 1119933-604.jpg и нерезкий край ядра приводят к нек-рому заполнению минимумов вблизи нулей функции 1119933-605.jpg. Для Д. р. барионов на полупрозрачном ядре отлична от нуля поляризация. Она обращается в нуль в приближении дифракции на чёрном ядре.

Д. р. наблюдается и при рассеянии достаточно быстрых заряж. частиц и атомных ядер, к-рые могут поглощаться мишенями. При этом дифференц. сечение упругого рассеяния заметно отличается от Резерфорда формулы. При 1119934-1.jpg эта ф-ла справедлива в области углов рассеяния 1119934-2.jpg, где 1119934-3.jpg, Z1е, Z2e - заряды сталкивающихся ядер, а 1119934-4.jpg и v - энергия и скорость падающей частицы. В области углов рассеяния 1119934-5.jpgсечение не зависит от 1119934-6.jpg . При больших 1119934-7.jpgпоявляются характерные дифракц. осцилляции. Если 1119934-8.jpg1, ф-ла Резерфорда справедлива при 1119934-9.jpg. Вблизи 1119934-10.jpg сечение рассеяния уменьшается в 1119934-11.jpg раз, а при больших 1119934-12.jpg носит дифракц. характер. Экспериментально эти свойства Д. р. отчётливо проявляются в упругом рассеянии атомных ядер ядрами мишени (см., напр., рис. 2).

1119934-13.jpg

Рис. 2. Угловое распределение 1119934-14.jpg-частиц с энергией 28 МэВ (в лабораторной системе) на ядрах 12C. Положение дифракционных максимумов соответствует дифракционному рассеянию на ядре радиуса 1119934-15.jpg см, А - атомный номер (по Ю. Л. Соколову).

При высоких энергиях адронов поглощение падающей волны, приводящее к Д. р., обусловлено интенсивным рождением частиц в соударениях, т. е. неупругими соударениями, а Д. р. характеризуется след. свойствами: 1) полные сечения взаимодействия медленно растут с увеличением энергии. Впервые этот факт был установлен для К+р-взаимодействия (Протвино, СССР). Макс. энергия адронных столкновений на ускорителях достигнута дляc1119934-20.jpg-системы. Полные сечения растут линейно с 1119934-21.jpg (где s0 - параметр размерности квадрата энергии) и составляют прибл. 42 мб при энергии в системе центра инерции (с. ц. и.) 1119934-22.jpg= 20 ГэВ и 63 мб при 1119934-23.jpg = 540 ГэВ (рис. 3).

1119934-16.jpg

Рис. 3. Зависимость от анергии (в системе центра инерции) полных сечений рр- и 1119934-17.jpg-рассеяния (соответственно чёрные и светлые точки).

1119934-18.jpg

Рис. 4. Зависимость отношения r действительной части амплитуды рассеяния к мнимой ее части от энергии в системе центра инерции для рр- и1119934-19.jpg-рассеяния (соответственно чёрные и светлые точки).

2) Упругие сечения 1119934-24.jpg также растут с энергией и составляют небольшую часть (0,1-0,2) от полных сечений. Для 1119934-25.jpg-соударений значения 1119934-26.jpg меняются от 0,175 при 1119934-27.jpg=60 ГэВ до 0,215 при 1119934-28.jpg=540 ГэВ.

3) Упругая амплитуда f(s, t)[где t - квадрат переданного 4-импульса (в единицах с=1)] доминирующе мнимая. В зависимости 1119934-29.jpg от энергии наблюдается общая закономерность. Выше 10 ГэВ в лаб. системе (л. с.) (что соответствует 1119934-30.jpg4,4 ГэВ) значения 1119934-31.jpg для 1119934-32.jpg-рассеяния медленно растут с энергией, являясь при меньших энергиях небольшой отрицат. величиной и меняя знак на положительный при энергии ок. 300 ГэВ (1119934-33.jpg24 ГэВ) для рр-рассеяния и ок. 50-80 ГэВ (1119934-34.jpg10-12 ГэВ) для мезон-нуклонных соударений. Вблизи 1119934-35.jpg540 ГэВ 1119934-36.jpg0,1 (рис. 4).

4) Дифференц. сечения Д. р. резко направлены вперёд пропорционально 1119934-37.jpg при малых 1119934-38.jpg, а величина наклона дифракц. конуса В зависит от типа рассеиваемых частиц и энергии. С увеличением энергии величина В медленно растёт, т. е. дифракц. конус сужается. В зависимости В от 1119934-46.jpg наблюдается изменение наклона вблизи1119934-47.jpg=1,5 ГэВ2, к-рому предшествует экспоненц. уменьшение сечения на 6 порядков (рис. 5).

1119934-39.jpg

Рис. 5. Зависимость дифференциальных сечений упругого 1119934-40.jpg-рассеяния от квадрата переданного 4-импульса 1119934-41.jpg при различных значениях энергии (в лабораторной системе) 1119934-42.jpg налетающей частицы. При небольших 1119934-43.jpg с ростом энергии происходит сужение дифракционного конуса (наклон конуса монотонно увеличивается). При 1119934-44.jpg=1500 ГэВ появляется характерный для дифракционного рассеяния минимум в сечении вблизи 1119934-45.jpg = 1,5 ГэВ2.

5) Сечения взаимодействия разл. адронов А и В приблизительно факторизуются, так что 1119934-48.jpg.

Общее теоретич. рассмотрение приводит к выводу, что полные сечения адронных взаимодействий 1119934-49.jpg не могут расти асимптотически с энергией быстрее, чем 1119934-50.jpg (Фруассара ограничение ).Справедливы след. ограничения:

1119934-51.jpg

где с1, с2, с3 - постоянные. Для дифракц. сечений взаимодействия выполняется Померанчука теорема ,согласно к-рой асимптотич. сечения взаимодействия с заданной мишенью одинаковы для частиц и античастиц.

T. о., при высоких энергиях 1119934-52.jpg и т. д.

Д. р. адронов теоретически можно рассматривать в s-канале, когда упругое рассеяние возникает из-за поглощения падающей волны всеми открытыми неупругими конечными состояниями, и в t-канале, когда процесс определяется свойствами систем, к-рыми обмениваются сталкивающиеся адроны в процессе взаимодействия. При предельно высоких энергиях процесс определяется обменом доминирующим полюсом Редже - помероном (или особенностью Померанчука, назв. в честь И. Я. По-меранчука) (см. рис. 1 в ст. Дифракционная диссоциация). В картине, связанной с обменом померонами, с увеличением энергии эффективный размер адрона растёт. Вследствие этого при высоких энергиях увеличивается наклон В, происходит сужение дифракц. конуса. В теории, приводящей к асимптотически постоянным сечениям, эффективные значения прицельных параметров b растут пропорционально 1119934-53.jpg . В теории т. н. сверхкритич. померона, когда значение траектории Померанчука 1119934-54.jpg при t=0 немного превышает единицу, размеры эффективных прицельных параметров растут пропорционально 1119934-55.jpg , т. е. так, как это предельно разрешается общими принципами квантовой теории поля (КТП).

В области энергий частиц до 1,5-2 ТэВ в л. с. (1119934-56.jpg 50-60 ГэВ) упругое рассеяние приближённо удовлетворяет т. н. геометрическому скейлингу. Это означает, что парциальная амплитуда рассеяния при заданном прицельном параметре зависит только от комбинации 1119934-57.jpg. Если справедлив геом. скейлинг, то отношения 1119934-58.jpg, 1119934-59.jpg не зависят от энергии. При энергии1119934-60.jpg=540 ГэВ для 1119934-61.jpg-рассеяния экспериментально найдены заметные отклонения от геом. скейлинга.

В теории сверхкритич. померона геом. скейлинг приближённо выполняется в широкой области энергий, но с ростом энергии нарушается и снова восстанавливается в асимптотике, что находится в соответствии с общими теоремами КТП. При этом в области справедливости геом. скейлинга 1119934-62.jpg приблизительно постоянно, 1119934-63.jpg , а при асимптотич. энергиях уменьшается, 1119934-64.jpg.

Примером дифракц. процесса для пучка 1119934-65.jpg-квантов является дельбрюковское рассеяние .Дифракц. процессы определяют осн. черты комптон-эффекта на адронах и атомных ядрах при высоких энергиях, когда поглощение падающей волны связано с процессами фоторождения адронов. Для пучков заряженных и нейтральных лептонов процессы поглощения на мишенях и Д. р. сказываются слабее.

Литература по дифракционному рассеянию

  1. Ахиезер А., Померанчук И., Некоторые вопросы теории ядра, 2 изд., M.- Л., 1950;
  2. Общие принципы квантовой теории поля и их следствия, под ред. В. А. Мещерякова, M., 1977;
  3. Alberi G., Goggi G., Diffraction of subnuclear waves, "Phys. Repts", 1981, v. 74, p. 1;
  4. Abаrbanel H. D. I., Diffraction scattering of hadrons: the theoretical outlook, "Revs. Mod. Phys.", 1976, v. 48, p. 435.

Л. И. Лапидус

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, что низкочастотные электромагнитные волны частотой менее 100 КГц коренным образом отличаются от более высоких частот падением скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тысяч кмилометров в секунду при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 20.11.2019 - 07:47: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
20.11.2019 - 07:03: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
20.11.2019 - 07:01: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Марины Мелиховой - Карим_Хайдаров.
19.11.2019 - 09:07: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Маклакова - Карим_Хайдаров.
18.11.2019 - 19:10: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
16.11.2019 - 12:16: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Игоря Кулькова - Карим_Хайдаров.
15.11.2019 - 06:45: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
14.11.2019 - 12:35: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Светланы Вислобоковой - Карим_Хайдаров.
13.11.2019 - 19:20: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> ПРОБЛЕМА КРИМИНАЛИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ - Карим_Хайдаров.
12.11.2019 - 11:53: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Бориса Сергеевича Миронова - Карим_Хайдаров.
12.11.2019 - 11:49: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Веры Лесиной - Карим_Хайдаров.
10.11.2019 - 23:14: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Кирилла Мямлина - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution