Электронно-ядерные ливни. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Электронно-ядерные ливни

Электронно-ядерные ливни (проникающие ливни, мезонные ливни, струи, звёзды) - поток генетически связанных адронов и электронов, возникающий в результате взаимодействия адрона или лептона высокой энергии (

>10⁹ эВ) с нуклонами или ядрами. Открыты в 40-х гг. 20 в. при изучении взаимодействий космич. частиц с ядрами с помощью Вильсона камеры и ядерных фотографических эмульсий. Детально изучены в экспериментах на ускорителях заряженных частиц с помощью электронных детекторов и пузырьковых камер (рис. 1).

Рис. 1. Электронно-ядерный ливень, зарегистрированный в пузырьковой камере. Стрелкой отмечено начало ливня.

В результате взаимодействия адронов с нуклонами или ядрами происходит множественное рождение мезонов (если энергия столкновения достаточна), в т. ч. нейтральных пи-мезонов, h-мезонов и др., распадающихся с испусканием фотонов практически в точке взаимодействия. Фотоны сравнительно быстро конвертируются в электрон-пози-тронную пару и дают начало электронно-фотонному ливню. T. о., в результате взаимодействия наряду с мезонами (проникающая компонента) появляются электроны и фотоны (смешанный ливень). При очень высоких энергиях ( >1 ТэВ) рождённые частицы вылетают в виде узкого пучка-струи. Сечение образования Э--я. л. (сечение неупругого взаимодействия) s близко к геометрич. сечению нуклонов и ядер. При энергиях первичных частиц

>30 ГэВ сечения s растут пропорционально ln²

В протон-протонных столкновениях в интервале энергий от 30 до 1,5·10⁵ ГэВ сечение меняется от 30 до 55 мб. Для взаимодействий адронов с ядрами s зависит от массового числа A: s~А^a, где a~0,7

0,8.

Одной из важных особенностей Э--я. л. является множественное рождение частиц (см. Множественные процессы), причём ¹/₃ от полного числа рождённых пионов составляют нейтральные пионы, дающие после распада начало электронно-фотонному каскаду.

Доля энергии, уносимая дочерними частицами, достигает в среднем в нуклон-нуклонных взаимодействиях 50%, причём 25-30% от этого значения составляет энергия нейтральных пионов p⁰. Остальную энергию (

50%) сохраняет частица той же природы, что и первичная, или близкая к ней по кварковому составу (напр., протон, нейтрон, гиперон, D-резонанс и др. в случае первичного протона). Такие частицы наз. лидирующими. Они имеют широкий спектр (рис. 2). Вызывая развитие электронно-ядерных каскадов в веществе, лидирующие частицы увеличивают проникающую способность адронов (рис. 3).

Рис. 2. Спектр лидирующих протонов в протон-протонном столкновении при энергии 200 ГэВ; x-отношение энергии лидирующего протона к энергии первичного протона.

В атмосфере Земли Э--я. л., создаваемые первичными космич. адронами, образуют все вторичные компоненты космич. лучей: электронно-фотонную из-за распада p⁰, мюонную и нейтринную из-за распада заряж. пионов и ка-онов, адронную в результате переноса энергии в глубь атмосферы лидирующими частицами.

Рис. 3. Электронно-ядерный каскад, зарегистрированный в ионизационном калориметре из Fe, и его возможная интерпретация как цепь последовательных столкновений; x = rl, где l-толщина вещества в калориметре, r - плотность вещества. По оси ординат отложено число частиц (в основном электронов); энергия первичной частицы ~ 500 ГэВ.

При энергиях выше 10⁶ ГэВ космич. адроны рождают в атмосфере гигантские Э--я. л., наз. широкими атмосферными ливнями. Теоретич. описание Э--я. л. основано на кварковых, кварк-партонных и др. моделях. Эти модели позволяют описать качеств., а иногда и количеств. особенности Э--я. л. (см. Квантовая хромодинамика).

Литература по

Никитин Ю. П., Розенталь И. Л., Теория множественных процессов, M., 1976; Гришин В. Г., Инклюзивные процессы в адронных взаимодействиях при высоких энергиях, M., 1982; Мурзин В. С., Сарычева Л. И., Физика адронных процессов, M., 1986. В. С. Мурзин.

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

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира