Тормозное излучение. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Тормозное излучение - эл--магн. излучение, испускаемое заряж. частицей при её рассеянии (торможении) в электрич. поле. Иногда к T. и. относят также излучение релятивистских заряж. частиц, движущихся в макроскопич. магн. полях (в ускорителях, в космич. пространстве), и называют его магнитотормозным.

Согласно классич. электродинамике, к-рая с хорошим приближением описывает осн. закономерности T. и., его интенсивность пропорциональна квадрату ускорения заряж. частицы (см. Излучение ).T. к. ускорение обратно пропорционально массе т частицы, то в одном и том же поле T. и. электрона будет, напр., в миллионы раз мощнее излучения протона. Поэтому чаще всего наблюдается и практически используется T. и., возникающее при рассея-нии электронов на эл--статич. поле атомных ядер и электронов; такова, в частности, природа тормозного рентгеновского излучения и гамма-излучения, испускаемых быстрыми электронами при прохождении их через вещество.

Интенсивность T. и. электрона пропорциональна также квадрату ат. номера Z ядра, в поле к-poro он тормозится, т. к. по закону Кулона сила взаимодействия электрона с ядром (и, следовательно, ускорение электрона) пропорциональна заряду ядра Ze (e - элементарный электрич. заряд).

Спектр Т. и. непрерывен и ограничен максимально возможной энергией фотонов Т. и., равной нач. энергии электрона. При движении в веществе электрон с энергией выше нек-рой критич. энергии

теряет энергию на Т. и., при меньших энергиях преобладают потери на возбуждение и ионизацию атомов. Значение

напр., для свинца ~ 10М эВ, для воздуха ~200 МэВ.

Наиб. точное описание Т. и. даёт квантовая электродинамика .При не очень высоких энергиях электрона хорошее согласие теории с экспериментом достигается при рассмотрении рассеяния электронов только в кулоновском поле ядра. Согласно квантовой электродинамике, в поле ядра существует определ. вероятность квантового перехода электрона в состояние с меньшей энергией с испусканием, как правило, одного фотона (вероятность излучения большого числа фотонов очень мала). Поскольку энергия фотона

равна разности начальной и конечной энергий электрона, спектр Т. и. (рис. 1) имеет резкую границу при энергии фотона, равной нач. кинетич. энергии электрона Т_е. Т. к. вероятность (интенсивность) излучения в элементарном акте рассеяния пропорциональна Z², то для увеличения выхода фотонов Т. и. в электронных пучках используются мишени из веществ с большими Z (свинец, платина и т. п.).

Рис. 1. Теоретические кривые энергии фотонов тормозного излучения электронов в свинце (4 верхние кривые) и в алюминии (нижняя кривая) с учётом экранирования; цифры на кривых - значение T_е в единицах энергии покоя электрона Интенсивность I дана в относительных единицах.

Угл. распределение Т. и. существенно зависит от Т_е: в нерелятивистских случаях где т_е - масса электрона) оно подобно угл. распределению излучения электрич. диполя, перпендикулярного к плоскости траекторий электрона. При ультрарелятивистских энергиях

Т. и. направлено вперёд по движению электрона и концентрируется в пределах конуса с угл. раствором

(рад) (рис. 2); это свойство используется для получения интенсивных пучков фотонов высокой энергии (g-квантов) на электронных ускорителях. При этом Т. и. частично поляризовано.

Рис. 2. Угловое распределение тормозного излучения при ультрарелятивистских начальных энергиях элек тронов

Дальнейшее уточнение теории Т. и. достигается учётом экранирования кулоновского поля ядра электронами атома. Поправки на экранирование, существенные при

приводят к снижению вероятности (интенсивности) Т. и., т. к. при этом эфф. поле ядра меньше Ze.

На свойства Т. и. при прохождении электронов через вещество влияют эффекты, связанные с его структурой, а также с вероятностью многократного рассеяния электронов в нём. При

за время, необходимое для излучения фотона, электрон проходит большое расстояние и может испытать столкновения с др. атомами. В аморфных веществах многократное рассеяние электронов больших энергий приводит к снижению интенсивности и расширению пучка Т. и.; в кристаллах возникает дифракция электронов, в спектре Т. и. появляются резкие максимумы и увеличивается степень его поляризации (рис. 3).

Причиной значит. Т. и. может быть тепловое движение частиц в горячей разреженной плазме (при температурах ~ 10⁵ - 10⁶ К и выше). Элементарные акты Т. и., называемые в этом случае тепловым излучением, обусловлены столкновениями заряж. частиц плазмы. Космич. рентг. излучение, наблюдение к-рого стало возможным с появлением ИСЗ, частично (а излучение нек-рых дискретных рентг. источников, возможно, полностью) является, по-видимому, тепловым Т. и.

Рис. 3. Поляризация P (верхняя кривая) и энергетический спектр (нижняя кривая) фотонов тормозного излучения как функция в единицах полной начальной энергии электрона для = 1 ГэВ (интенсивность I дана в произвольных единицах).

Литература по тормозному излучению

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.