Каковы основные характеристики нейтрино (антинейтрино): масса, спин, заряд?
Спин – ½
Лептонный заряд нейтрино – (1), антинейтрино – (-1).
Электрический заряд нейтрино – (0), антинейтрино – (0)
Масса нейтрино – (0.28 эВ), антинейтрино – (63 эВ)
Чем обусловлены потери энергии β – частиц малых и больших энергий при прохождении через вещество (ионизационные и радиационные потери)? Что такое критическая энергия?
При прохождении через вещество электроны (позитроны) теряют свою энергию вследствие электромагнитного взаимодействия с электронами и ядрами. Механизм передачи β – частицами энергии среде зависит от величины этой энергии. Для β – частиц с относительно малой энергией потери обусловлены, как и для тяжелых заряженных частиц, ионизацией и возбуждением электронов тормозящего вещества – ионизационные потери.
При больших энергиях наиболее существенным становится другой механизм взаимодействия: испускание электромагнитного тормозного излучения в электрических полях ядер тормозящего вещества – радиационные потери. Этот механизм потерь описывается классической электродинамикой: заряд, испытывающий ускорение а, теряет за счет излучения энергию:
Ускорение
заряженной частицы в кулоновском поле
атомного ядра пропорционально произведению
заряда ядра на заряд частицы и обратно
пропорционально массе частицы. Например,
энергия излучаемая протоном, меньше
энергии, излучаемой электроном в том
же тормозящем поле в 3.57
106
раз.
Энергия электронов, при которой величина удельных радиационных потерь равна величине удельный ионизационных потерь называется критической.
Чем отличается движение легких заряженных частиц (электронов) в веществе от тяжелых (α – частиц)? Почему? к каким результатам это приводит?
Радиационные потери, играющие важную роль в торможении электронов, практически не возникают при прохождении через вещество тяжелых заряженных частиц. Тяжелые частицы в веществе движутся практически прямолинейно, в отличии от легких, траектория движения которых является ломаной линией.
Тяжелые заряженные частицы взаимодействуют в основном с атомными электронами и поэтому мало отклоняются от направления своего первоначального движения. Вследствие этого пробег тяжелой частицы измеряют расстоянием по прямой от источника частиц до точки их остановки.
Прохождение электронов через вещество отличается от прохождения тяжелых заряженных частиц. Главная причина – малая масса электрона. Это приводит к относительно большому изменению импульса при каждом столкновении, что вызывает заметное изменение направления движения электрона и как результат – электромагнитное радиационное излучение электронов. Ионизационные потери электронов преобладают в области относительно небольших энергий. С ростом энергии электрона растут радиационные потери.
Что такое практический (эффективный) пробег электрона? Чем он отличается от истинной длины пути частицы в веществе?
Длиной пробега (пробегом) заряженной частицы в среде называют расстояние, которое проходит частица, пока ее кинетическая энергия растрачивается на взаимодействие со средой. Пробег частицы зависит от ее кинетической энергии, поэтому измерения пробегов частиц позволяют найти их кинетические энергии. Истинная длина пути частицы в веществе совпадает с толщиной поглощающего слоя только для тяжелых частиц, которые не испытывают заметного рассеяния в кулоновских полях ядер и летят по прямолинейным траекториям. Траектории β – частицы в веществе не является прямолинейной, так как, помимо взаимодействий с атомами, вызывающих потери энергии, она испытывает большое количество актов рассеяния, существенно изменяющих направление ее движения. Тем не менее, число частиц, прошедших фольгу заданной толщины, является постепенно уменьшающейся функцией толщины фольги. Минимальная толщина фольги, поглощающей практически все падающие на нее β – частицы, определяет так называемый практический (эффективный) пробег. Этот пробег зависит уже от максимальной кинетической энергии частиц. Таким образом, измеряя эффективный пробег β – частиц в веществе можно определить верхнюю границу данного β – спектра.