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, как и всякая идолопоклонническая религия, релятивизм представляет собой инструмент идеологического подчинения одних людей другим с помощью абсолютно бессовестной манипуляции их психикой для достижения интересов определенных групп людей, стоящих у руля этой воровской машины? Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 21.09.2019 - 11:41: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Галины Царёвой - Карим_Хайдаров.
21.09.2019 - 11:36: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
20.09.2019 - 19:50: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> ПРОБЛЕМА КРИМИНАЛИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ - Карим_Хайдаров.
20.09.2019 - 04:36: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
18.09.2019 - 12:08: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> ПРОБЛЕМА ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА - Карим_Хайдаров.
18.09.2019 - 06:01: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Л.Г. Ивашова - Карим_Хайдаров.
17.09.2019 - 05:51: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ФАЛЬСИФИКАЦИЯ ИСТОРИИ - Карим_Хайдаров.
17.09.2019 - 05:41: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Тиртхи - Карим_Хайдаров.
16.09.2019 - 03:11: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
14.09.2019 - 18:23: ПЕРСОНАЛИИ - Personalias -> WHO IS WHO - КТО ЕСТЬ КТО - Карим_Хайдаров.
13.09.2019 - 09:08: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
12.09.2019 - 17:47: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution