
Современные проблемы физики / PhysicalReviewpdf / Denisov-3
.pdf
î à á à ä А
икЦЗкАфЦзаЦ абгмуЦзаь З ЗЦфЦлнЗй
л. и. СЦзалйЗ
еУТНУ‚ТНЛИ „УТЫ‰‡ ТЪ‚ВММ˚И ЫМЛ‚В ТЛЪВЪ ЛП. е.З. гУПУМУТУ‚‡
© СВМЛТУ‚ л.и., 2000
TRANSFORMATION
OF RADIATION INTO MATTER
S. P. DENISOV
The transformation of high energy photons into an electron and a positron in the Coulomb field of nuclei and electrons is described. Then, the conditions of photon transition into virtual particles are discussed and the experimental data confirming such a process are presented.
к‡ТТПУЪ ВМ‡ В‡НˆЛfl Ф В‚ ‡˘ВМЛfl ЩУЪУМ‡ ‚˚ТУНЛı ˝МВ „ЛИ ‚ ˝ОВНЪ УМ Л ФУБЛЪ УМ ‚ НЫОУМУ‚ТНУП ФУОВ fl‰В Л ˝ОВНЪ УМУ‚. б‡- ЪВП У·ТЫК‰ВМ˚ ЫТОУ‚Лfl ФВ ВıУ‰‡ ЩУЪУМ‡ ‚ ‚Л ЪЫ‡О¸М˚В ˜‡ТЪЛˆ˚ Л Ф Л‚В‰ВМ˚ ˝НТФВ-ЛПВМЪ‡О¸М˚В ‰‡ММ˚В, ФУ‰Ъ‚В К‰‡˛˘ЛВ, ˜ЪУ Ъ‡НУИ Ф УˆВТТ ‰ВИТЪ‚ЛЪВО¸МУ ЛПВВЪ ПВТЪУ.
www.issep.rssi.ru
1. ЗЗЦСЦзаЦ
аБ‚ВТЪМУ, ˜ЪУ ˝ОВНЪ УП‡„МЛЪМУВ ЛБОЫ˜ВМЛВ ТЫ˘ВТЪ‚ЫВЪ
‚‚ˉ ͂‡ÌÚÓ‚ (γ-Н‚‡МЪУ‚ ЛОЛ ЩУЪУМУ‚). щМВ „Лfl Н‚‡М- Ъ‡ hν = "ω, „‰Â h – ФУТЪУflММ‡fl иО‡МН‡, ν – ˜‡ТЪУЪ‡ Н‚‡МЪ‡, " = h/(2π) Ë ω = 2πν. ùÌ „˲ ·Û‰ÂÏ ‚˚ ‡Ê‡Ú¸
‚˝ÎÂÍÚ ÓÌ‚Óθڇı (1 ˝Ç = 1,6 10−19 СК – ˝МВ „Лfl, Ф ЛУ· ВЪ‡ВП‡fl ˝ОВНЪ УМУП Ф Л Ф УıУК‰ВМЛЛ ‡БМУТЪЛ ФУЪВМˆЛ‡ОУ‚ 1 З). З Н‡˜ВТЪ‚В В‰ЛМЛˆ ˝МВ „ЛЛ ·Ы‰ЫЪ ЛТФУО¸БУ‚‡Ъ¸Тfl Ъ‡НКВ Ф УЛБ‚У‰М˚В УЪ ˝ОВНЪ УМ‚УО¸Ъ‡:
1 Í˝Ç = 103 ˝Ç, 1 å˝Ç = 106 ˝Ç, 1 É˝Ç = 109 ˝З. аПФЫО¸Т ЩУЪУМ‡ ‡‚ВМ hν/c, „‰Â c – ÒÍÓ ÓÒÚ¸ Ò‚ÂÚ‡. éÌ ·Û‰ÂÚ ËÁÏ flÚ¸Òfl ‚ ˝Ç/Ò, Í˝Ç/Ò Ë Ú.‰.
и Л Ф УıУК‰ВМЛЛ ˜В ВБ ‚В˘ВТЪ‚У ЩУЪУМ˚ ‚Б‡ЛПУ- ‰ВИТЪ‚Ы˛Ъ Т ‡ЪУП‡ПЛ ‚В˘ВТЪ‚‡. и Л МЛБНЛı ˝МВ „Лflı (ПВМ¸¯В 50 Н˝З ‰Оfl ‡ЪУПУ‚ Т П‡О˚П ФУ fl‰НУ‚˚П МУПВ УП Z Ë ÏÂ̸¯Â 500 Í˝Ç ‰Îfl ‡ÚÓÏÓ‚ Ò ·Óθ¯ËÏË Z) УТМУ‚МУИ В‡НˆЛВИ fl‚ОflВЪТfl ЩУЪУ˝ЩЩВНЪ, НУЪУ ˚И Б‡- НО˛˜‡ВЪТfl ‚ ‚˚·Л‚‡МЛЛ ˝ОВНЪ УМ‡ ЛБ ‡ЪУП‡ Ф Л ФУ„ОУ- ˘ВМЛЛ ФУТОВ‰МЛП ЩУЪУМ‡. щМВ „Лfl ˝ОВНЪ УМ‡ ‡‚М‡ hν − Eb , „‰Â Eb – ˝МВ „Лfl Т‚flБЛ ˝ОВНЪ УМ‡ ‚ ‡ЪУПВ. оУЪУ˝ЩЩВНЪ ·˚О УЪН ˚Ъ ‚ 1887 „У‰Ы МВПВˆНЛП ЩЛБЛНУП Й. ЙВ ˆВП Л ЛТТОВ‰У‚‡М ЫТТНЛП Ы˜ВМ˚П А.Й. лЪУОВЪУ- ‚˚П ‚ 1888–1890 „У‰‡ı. З М‡ТЪУfl˘ВВ ‚ ВПfl УМ ¯Л УНУ ЛТФУО¸БЫВЪТfl ‚ М‡ЫНВ Л ЪВıМЛНВ ‰Оfl Ф ВУ· ‡БУ‚‡МЛfl Т‚ВЪУ‚˚ı ФУЪУНУ‚ ‚ ФУЪУНЛ ˝ОВНЪ УМУ‚. л ТУБ‰‡МЛВП ‚˚ТУНУЛМЪВМТЛ‚М˚ı О‡БВ М˚ı ФЫ˜НУ‚ Т‚ВЪ‡ ФУfl‚ЛО‡Т¸ ‚УБПУКМУТЪ¸ М‡·О˛‰‡Ъ¸ ПМУ„УЩУЪУММЫ˛ Л ЪЫММВО¸МЫ˛ ЛУМЛБ‡ˆЛЛ. нВУ Лfl ПМУ„УЩУЪУММУИ ЛУМЛБ‡ˆЛЛ ·˚О‡ ТУБ‰‡М‡ г.З. дВО‰˚¯ВП ‚ 1964 „У‰Ы. ЙУ‰УП ФУБКВ ˝ЪУ fl‚ОВМЛВ ·˚ОУ ‚ФВ ‚˚В ˝НТФВ ЛПВМЪ‡О¸МУ У·М‡ ЫКВМУ Й.л. ЗУ УМУ‚˚П Л з.Е. СВОУМВ. иУ‰ У·МВВ У ‚Б‡ЛПУ- ‰ВИТЪ‚ЛЛ О‡БВ МУ„У ЛБОЫ˜ВМЛfl Т ‡ЪУП‡ПЛ ПУКМУ Ф У- ˜ЛЪ‡Ъ¸ ‚ ‡·УЪ‡ı [1, 2].
л УТЪУП ˝МВ „ЛЛ ЩУЪУМ‡ ‚В УflЪМУТЪ¸ В„У ФУ„ОУ- ˘ВМЛfl ‡ЪУПУП ЫПВМ¸¯‡ВЪТfl Л УТМУ‚МУИ В‡НˆЛВИ ТЪ‡- МУ‚ЛЪТfl ‡ТТВflМЛВ ЩУЪУМУ‚ М‡ ˝ОВНЪ УМ‡ı ‡ЪУПУ‚, ЛОЛ НУПФЪУМ-˝ЩЩВНЪ, УЪН ˚Ъ˚И ‡ПВ ЛН‡МТНЛП ЩЛБЛНУП А.п. дУПФЪУМУП ‚ 1922 „У‰Ы. дУПФЪУМ-˝ЩЩВНЪ ‰УПЛМЛ-ЫВЪ ‚ У·О‡ТЪЛ ˝МВ „ЛИ УЪ 50 Н˝З ‰У 15 е˝З ‰Оfl ‡ЪУПУ‚ Т П‡О˚П Z Ë ÓÚ 500 Í˝Ç ‰Ó 5 å˝Ç ‰Îfl ‡ÚÓÏÓ‚ Ò ·Óθ¯ËÏ Z. и Л Ъ‡НЛı БМ‡˜ВМЛflı ˝МВ „ЛЛ ПУКМУ Ф В- МВ· В˜¸ ˝МВ „ЛВИ Т‚flБЛ ˝ОВНЪ УМ‡ ‚ ‡ЪУПВ Л Б‡НУМ
84 |
ë é ê é ë é Ç ë ä à â é Å êА á é Ç Аí Ö ã ú ç õ â Ü ì ê ç А ã , íéå 6 , ‹ 4 , 2 0 0 0 |
|
|

î à á à ä А
ÒÓı ‡ÌÂÌËfl ˝Ì „ËË Á‡ÔËÒ‡Ú¸ ‚ ‚ˉ hν = hν' + E (hν Ë hν' – ˝МВ „ЛЛ ЩУЪУМ‡ ‰У Л ФУТОВ ‡ТТВflМЛfl, E – ˝МВ „Лfl ‚˚·ЛЪУ„У ЛБ ‡ЪУП‡ ˝ОВНЪ УМ‡). д‡Н ЩУЪУ˝ЩЩВНЪ, Ъ‡Н Л НУПФЪУМ-˝ЩЩВНЪ fl‚ЛОЛТ¸ ‰УН‡Б‡ЪВО¸ТЪ‚УП Н‚‡МЪУ‚УИ Ф Л У‰˚ ˝ОВНЪ УП‡„МЛЪМ˚ı ‚УОМ.
л Ы‚ВОЛ˜ВМЛВП ˝МВ „ЛЛ ЩУЪУМ‡ ‚В УflЪМУТЪ¸ НУПФ- ЪУМ-˝ЩЩВНЪ‡ Ы·˚‚‡ВЪ Ф УФУ ˆЛУМ‡О¸МУ [ln(hν)]/(hν) Л М‡ ТПВМЫ ВПЫ Ф ЛıУ‰ЛЪ МУ‚˚И Ф УˆВТТ – Ф УˆВТТ Ф В- ‚ ‡˘ВМЛfl ЩУЪУМ‡ ‚ ˝ОВНЪ УМ Л ФУБЛЪ УМ ‚ НЫОУМУ‚- ТНУП ФУОВ fl‰В Л ˝ОВНЪ УМУ‚.
2. икЦЗкАфЦзаЦ ойнйзА
ÇщгЦднкйз-ийбанкйззмы èАêì
ÇдмгйзйЗлдйе ийгЦ
и ВК‰В ‚ТВ„У Б‡ПВЪЛП, ˜ЪУ Ф В‚ ‡˘ВМЛВ ЩУЪУМ‡ ‚ Ф‡ Ы ˝ОВНЪ УМ + ФУБЛЪ УМ МВ ПУКВЪ Ф УЛБУИЪЛ ‚ ‚‡НЫЫПВ ЛБ- Б‡ М‡ Ы¯ВМЛfl Б‡НУМУ‚ ТУı ‡МВМЛfl ˝МВ „ЛЛ Л ЛПФЫО¸Т‡. л‡П˚И Ф УТЪУИ ТФУТУ· Ы·В‰ЛЪ¸Тfl ‚ ˝ЪУП ТОВ‰Ы˛˘ЛИ. СОfl ˝ОВНЪ УМ‡ Л ФУБЛЪ УМ‡, Н‡Н Л ‰Оfl ‡БОВЪ‡˛˘ЛıТfl ·ЛООЛ‡ ‰М˚ı ¯‡ У‚, ‚ТВ„‰‡ ТЫ˘ВТЪ‚ЫВЪ ТЛТЪВП‡ НУУ ‰Л- М‡Ъ, ‰‚ЛКЫ˘‡flТfl УЪМУТЛЪВО¸МУ О‡·У ‡ЪУ МУИ ТЛТЪВП˚, ‚ НУЪУ УИ ТЫПП‡ М˚И ЛПФЫО¸Т ˝ЪЛı ˜‡ТЪЛˆ ‡‚ВМ МЫО˛:
∑ pi = p+ + p− = 0.
i
лЛТЪВП‡ НУУ ‰ЛМ‡Ъ, ‚ НУЪУ УИ ‚˚ФУОМflВЪТfl ЫТОУ- ‚ЛВ ∑ pi = 0, „‰В ТЫППЛ У‚‡МЛВ Ф УЛБ‚У‰ЛЪТfl ФУ ЛП-
i
ФЫО¸Т‡П ‚ТВı ˜‡ТЪЛˆ, М‡Б˚‚‡ВЪТfl ТЛТЪВПУИ ˆВМЪ ‡ П‡ТТ (ЛОЛ ˆВМЪ ‡ ЛМВ ˆЛЛ) ˝ЪУИ ТУ‚УНЫФМУТЪЛ ˜‡ТЪЛˆ. З ТЛОЫ Б‡НУМ‡ ТУı ‡МВМЛfl ЛПФЫО¸Т‡ ЛПФЫО¸Т ЩУЪУМ‡ ‚ ТЛТЪВПВ ˆВМЪ ‡ П‡ТТ ˝ОВНЪ УМ‡ Л ФУБЛЪ УМ‡ Ъ‡НКВ ‡‚ВМ МЫО˛. зУ ЩУЪУМ Т МЫОВ‚˚П ЛПФЫО¸ТУП ТЫ˘ВТЪ‚У‚‡Ъ¸ МВ ПУКВЪ. н‡НЛП У· ‡БУП, П˚ Ф Л¯ОЛ Н Ф УЪЛ‚У В˜Л˛ Л, ТОВ‰У‚‡ЪВО¸МУ, Ф УˆВТТ γ e+ + e− ‚ ‚‡НЫЫПВ МВ‚УБПУКВМ. уЪУ·˚ УМ Ф УЛБУ¯ВО, ‚ МВП ‰УОКМ‡ Ф ЛМЛП‡Ъ¸ Ы˜‡ТЪЛВ ФУ Н ‡ИМВИ ПВ В В˘В У‰М‡ ˜‡ТЪЛˆ‡, НУЪУ УИ ФВ-В‰‡ВЪТfl ˜‡ТЪ¸ ЛПФЫО¸Т‡ ЩУЪУМ‡. н‡НУИ ˜‡ТЪЛˆВИ ПУ„ЫЪ ·˚Ъ¸, М‡Ф ЛПВ , fl‰ У ЛОЛ ˝ОВНЪ УМ ‡ЪУП‡ ‚В˘ВТЪ‚‡, ˜В-ВБ НУЪУ УВ Ф УОВЪ‡ВЪ ЩУЪУМ.
к‡ТТПУЪ ЛП Ф УˆВТТ Ф В‚ ‡˘ВМЛfl ЩУЪУМ‡ ‚ ˝ОВН- Ъ УМ-ФУБЛЪ УММЫ˛ Ф‡ Ы ‚ НЫОУМУ‚ТНУП ФУОВ fl‰ ‡ Т Б‡ fl- ‰УП Z: γ + Z e+ + e− + Z. л ЪУ˜НЛ Б ВМЛfl ТУ‚ ВПВММ˚ı Ф В‰ТЪ‡‚ОВМЛИ НЫОУМУ‚ТНУВ ФУОВ fl‰ ‡ Ф В‰ТЪ‡‚ОflВЪ ТУ- ·УИ У·О‡НУ ЛБ Ъ‡Н М‡Б˚‚‡ВП˚ı ‚Л ЪЫ‡О¸М˚ı ЩУЪУМУ‚, НУЪУ ˚В МВФ В ˚‚МУ ЛБОЫ˜‡˛ЪТfl Л ФУ„ОУ˘‡˛ЪТfl fl‰-УП. ЗЛ ЪЫ‡О¸М˚ПЛ УМЛ М‡Б˚‚‡˛ЪТfl ФУЪУПЫ, ˜ЪУ ЛБОЫ- ˜‡˛ЪТfl Т М‡ Ы¯ВМЛВП Б‡НУМ‡ ТУı ‡МВМЛfl ˝МВ „ЛЛ Л, ТОВ‰У‚‡ЪВО¸МУ, ПУ„ЫЪ ТЫ˘ВТЪ‚У‚‡Ъ¸ ОЛ¯¸ У„ ‡МЛ˜ВММУВ ‚ ВПfl t, УФ В‰ВОflВПУВ ЛБ‚ВТЪМ˚П ЛБ Н‚‡МЪУ‚УИ ПВı‡- МЛНЛ ТУУЪМУ¯ВМЛВП МВУФ В‰ВОВММУТЪЛ ЙВИБВМ·В „‡
E t $ ", |
(17) |
НУЪУ УВ ЫЪ‚В К‰‡ВЪ, ˜ЪУ ВТОЛ МВНУЪУ ˚И Ф УˆВТТ ‰ОЛЪТfl ‚ ВПfl t, ÚÓ ÔÓ„ ¯ÌÓÒÚ¸ E ‚ УФ В‰ВОВМЛЛ ·‡О‡МТ‡ ˝МВ „ЛЛ ‚ МВП МВ ПУКВЪ ·˚Ъ¸ ПВМ¸¯В "/ t. ç‡Ô ËÏ , ÂÒÎË ˜‡ÒÚˈ‡ ÊË‚ÂÚ ‚ ÂÏfl t, ÚÓ Â ˝Ì „Ëfl ÔÓÍÓfl mc2 МВ ПУКВЪ ·˚Ъ¸ ЛБПВ ВМ‡ Т ЪУ˜МУТЪ¸˛ ОЫ˜¯В "/ t. ЕУО¸¯В ЛМЩУ П‡ˆЛЛ У ТУУЪМУ¯ВМЛflı МВУФ В‰ВОВММУТЪЛ ПУКМУ ФУ˜В ФМЫЪ¸ ‚ ТЪ‡Ъ¸В [3].
к‡ТТПУЪ ЛП Ф УˆВТТ ЛБОЫ˜ВМЛfl ‚Л ЪЫ‡О¸МУ„У ЩУЪУМ‡ fl‰ УП ФУ‰ У·МВВ. иЫТЪ¸ ФУНУfl˘ВВТfl fl‰ У Т П‡Т- ТУИ M ЛБОЫ˜‡ВЪ ЩУЪУМ Т ˝МВ „ЛВИ hνυ . и Л ˝ЪУП ‚ ТЛОЫ Б‡НУМ‡ ТУı ‡МВМЛfl ЛПФЫО¸Т‡ УМУ Ф ЛУ· ВЪ‡ВЪ ЛПФЫО¸Т УЪ‰‡˜Л hνυ /Ò. чθ¯Â Ì‡Ò ·Û‰ÛÚ ËÌÚ ÂÒÓ‚‡Ú¸ ˝Ì „ËË hνυ ! åÒ2. З ˝ЪУП ТОЫ˜‡В НЛМВЪЛ˜ВТН‡fl ˝МВ „Лfl fl‰ ‡ í = (hνυ)2 /(2Mc2) Ó͇Á˚‚‡ÂÚÒfl ÏÌÓ„Ó ÏÂ̸¯Â hνυ , ÔÓÎ- Ì˚È ‰ËÒ·‡Î‡ÌÒ E ˝МВ „ЛЛ ‰У Л ФУТОВ ЛБОЫ˜ВМЛfl ‚Л ЪЫ- ‡О¸МУ„У ЩУЪУМ‡ ПУКМУ Т˜ЛЪ‡Ъ¸ ‡‚М˚П hνυ Ë ÙÓ ÏÛ·
(1) Ô ËÓ· ÂÚ‡ÂÚ ‚ˉ
hνυ t $ ". |
(18) |
нВФВ ¸ Н‡ ЪЛМЫ У· ‡БУ‚‡МЛfl ЩУЪУМУП Ф‡ ˚ e+e− ПУКМУ Ф В‰ТЪ‡‚ЛЪ¸ ТОВ‰Ы˛˘ЛП У· ‡БУП ( ЛТ. 1). оУЪУМ, Ф УОВЪ‡fl М‡ Ф ЛˆВО¸МУП ‡ТТЪУflМЛЛ b ÓÚ fl‰ ‡ Z, ПУКВЪ Т УФ В‰ВОВММУИ ‚В УflЪМУТЪ¸˛ Ф У‚Б‡ЛПУ‰ВИТЪ- ‚У‚‡Ъ¸ Т У‰МЛП ЛОЛ МВТНУО¸НЛПЛ ‚Л ЪЫ‡О¸М˚ПЛ ЩУЪУ- М‡ПЛ Ъ‡Н, ˜ЪУ ‚ТВ УМЛ Ф В‚ ‡ЪflЪТfl ‚ ˝ОВНЪ УМ-ФУБЛЪ УММЫ˛ Ф‡ Ы, ‡ fl‰ У ФУОЫ˜ЛЪ ˝МВ „Л˛ УЪ‰‡˜Л T. дУМВ˜МУ, ˝ЪУ Н‡˜ВТЪ‚ВММ‡fl Н‡ ЪЛМ‡. дУОЛ˜ВТЪ‚ВММ˚В ТУУЪМУ¯В- МЛfl ПУКМУ ФУОЫ˜ЛЪ¸ ЪУО¸НУ ЛТФУО¸БЫfl ‚ВТ¸П‡ ТОУКМ˚И ‡ФФ‡ ‡Ъ Н‚‡МЪУ‚УИ ˝ОВНЪ У‰ЛМ‡ПЛНЛ. йМЛ УН‡Б˚‚‡˛ЪТfl Т ‡‚МЛЪВО¸МУ Ф УТЪ˚ПЛ ‰Оfl ТОЫ˜‡fl У‰МУ„У ‚Л ЪЫ‡О¸МУ- „У ЩУЪУМ‡ (Ъ‡Н М‡Б˚‚‡ВПУВ ·У МУ‚ТНУВ Ф Л·ОЛКВМЛВ) Л ‚ У·О‡ТЪflı П‡О˚ı (Eγ ! 100 å˝Ç) Ë ·Óθ¯Ëı (Eγ @ @ 100 е˝З) БМ‡˜ВМЛИ ˝МВ „ЛЛ В‡О¸МУ„У ЩУЪУМ‡. ЗФВ - ‚˚В ‚˚˜ЛТОВМЛfl ·˚ОЛ ‚˚ФУОМВМ˚ ЛБ‚ВТЪМ˚ПЛ ЩЛБЛ- Н‡ПЛ п. ЕВЪВ Л З. Й‡ИЪОВ УП ‚ 1934 „У‰Ы.
|
|
p+ |
hn |
hnv |
|
c |
hn |
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
p- |
bhnv
M, Z
êËÒ. 1. и В‚ ‡˘ВМЛВ ЩУЪУМ‡ hν ‚ e+e−-Ф‡ Ы Т ЛПФЫО¸Т‡ПЛ p+ Ë p− Ф Л ‚Б‡ЛПУ‰ВИТЪ‚ЛЛ Т ‚Л ЪЫ‡О¸М˚П ЩУЪУМУП hνυ НЫОУМУ‚ТНУ„У ФУОfl fl‰ ‡ Т П‡ТТУИ M Ë Á‡ fl‰ÓÏ Z
Ñ Ö ç à ë é Ç ë . è . è ê Ö Ç êА ô Ö ç à Ö à á ã ì ó Ö ç à ü Ç Ç Ö ô Ö ë í Ç é |
85 |
|
|

î à á à ä А
ЗВ УflЪМУТЪ¸ dW У· ‡БУ‚‡МЛfl ЩУЪУМУП Ф‡ ˚ e+e− ‚ ЪУМНУП ТОУВ ‚В˘ВТЪ‚‡ Ф УФУ ˆЛУМ‡О¸М‡ ЪУО˘ЛМВ ТОУfl dx Ë ˜ËÒÎÛ n ‡ÚÓÏÓ‚ ‚ 1 ÒÏ3:
dW = σ n dx. |
(19) |
дУ˝ЩЩЛˆЛВМЪ Ф УФУ ˆЛУМ‡О¸МУТЪЛ σ ЛПВВЪ ‡БПВ - МУТЪ¸ ТП2 Л МУТЛЪ М‡Б‚‡МЛВ ФУФВ В˜МУ„У ТВ˜ВМЛfl (ЛОЛ Ф УТЪУ ТВ˜ВМЛfl) ‡ТТП‡Ъ Л‚‡ВПУИ В‡НˆЛЛ. СОfl У·О‡Т- ЪЛ ·УО¸¯Лı ˝МВ „ЛИ ЩУ ПЫО‡ ‰Оfl ТВ˜ВМЛfl У· ‡БУ‚‡МЛfl e+e−-Ф‡ ‚ НЫОУМУ‚ТНУП ФУОВ fl‰В ‚˚„Оfl‰ЛЪ Ъ‡Н:
2 |
2 |
7 |
183 |
1 |
(20) |
σn = 4αre Z |
|
-- ln----1---⁄--3 |
+ ----- . |
||
|
|
9 |
Z |
54 |
|
Ç ˝ÚÓÈ ÙÓ ÏÛΠα = e2 /("c) = 1/137 – Ъ‡Н М‡Б˚‚‡ВП‡fl ФУТЪУflММ‡fl ЪУМНУИ ТЪ ЫНЪЫ ˚, re = e2 /(mec2) = 2,818 × × 10−13 ТП – НО‡ТТЛ˜ВТНЛИ ‡‰ЛЫТ ˝ОВНЪ УМ‡ (e Ë me – Б‡-fl‰ Л П‡ТТ‡ ˝ОВНЪ УМ‡). оУ ПЫО‡ (4) ТФ ‡‚В‰ОЛ‚‡ Ф Л ‚˚ФУОМВМЛЛ МВ ‡‚ВМТЪ‚‡ αZ ! 1, НУЪУ УВ Ф В‰ТЪ‡‚ОflВЪ ТУ·УИ ЫТОУ‚ЛВ Ф ЛПВМЛПУТЪЛ ·У МУ‚ТНУ„У Ф Л·ОЛКВМЛfl. н‡НЛП У· ‡БУП, ‰Оfl fl‰В Т ·УО¸¯ЛПЛ Z ÙÓ ÏÛÎÛ
(4) М‡‰У ЛТФУО¸БУ‚‡Ъ¸ Т УТЪУ УКМУТЪ¸˛. йЪПВЪЛП, ˜ЪУ ТВ˜ВМЛВ σn Ì Á‡‚ËÒËÚ ÓÚ ˝Ì „ËË.
и УıУ‰fl ˜В ВБ ‚В˘ВТЪ‚У, ЩУЪУМ˚ ‚Б‡ЛПУ‰ВИТЪ‚Ы˛Ъ МВ ЪУО¸НУ Т fl‰ ‡ПЛ, МУ Л Т ˝ОВНЪ УМ‡ПЛ. оУ ПЫО‡ ‰Оfl ТВ˜ВМЛfl σe Ó· ‡ÁÓ‚‡ÌËfl e+e−-Ф‡ М‡ ˝ОВНЪ УМ‡ı ФУıУК‡ М‡ (4). йТМУ‚МУВ УЪОЛ˜ЛВ ТУТЪУЛЪ ‚ ЪУП, ˜ЪУ ‰Оfl ˝ОВН- Ъ УМ‡ Z 2 = 1, ÌÓ Á‡ÚÓ ˜ËÒÎÓ ˝ÎÂÍÚ ÓÌÓ‚ ‚ 1 ÒÏ3 ‡‚ÌÓ Zn. н‡НЛП У· ‡БУП, ‰Оfl ˝ОВНЪ УМУ‚ Т ıУ У¯ЛП Ф Л·ОЛКВМЛВП ПУКМУ ЛТФУО¸БУ‚‡Ъ¸ ЩУ ПЫОЫ (4) Т Б‡ПВМУИ Z 2
Z. иУОМУВ ТВ˜ВМЛВ, Ы˜ЛЪ˚‚‡˛˘ВВ Ф В‚ ‡˘ВМЛВ ЩУЪУМ‡ ‚ e+e−-Ф‡ Ы ‚ НЫОУМУ‚ТНЛı ФУОflı Н‡Н fl‰В , Ъ‡Н Л ˝ОВНЪ УМУ‚,
7 |
dx |
(23) |
dW = -- |
-----. |
|
9 |
X0 |
|
иЫТЪ¸ ЪВФВ ¸ ЩУЪУМ ‰‚ЛКВЪТfl ‚ ЪУОТЪУП ТОУВ ‚В˘В- ТЪ‚‡. з‡И‰ВП ‚В УflЪМУТЪ¸ W(x) Ó· ‡ÁÓ‚‡ÌËfl Ô‡ ˚ e+e− ‰Ó „ÎÛ·ËÌ˚ x. ЦТОЛ ˝МВ „Лfl ЩУЪУМ‡ Ъ‡НУ‚‡ (ТП. ‚˚¯В), ˜ЪУ ‚ТВПЛ Ф УˆВТТ‡ПЛ, Н УПВ Ф В‚ ‡˘ВМЛfl ЩУЪУМ‡ ‚ ˝ОВНЪ УМ Л ФУБЛЪ УМ, ПУКМУ Ф ВМВ· В˜¸, ЪУ ‚В УflЪМУТЪ¸ У· ‡БУ‚‡МЛfl e+e− ‚ ÒÎÓ x ÷ x + dx ‡‚М‡ Ф УЛБ‚В- ‰ВМЛ˛ ‚В УflЪМУТЪЛ 1 − W(x) ЩУЪУМЫ ТУı ‡МЛЪ¸Тfl ‰У „ОЫ·ЛМ˚ x Л ‚В УflЪМУТЪЛ dW (7) Ô Â‚ ‡ÚËÚ¸Òfl ‚ Ô‡ Û e+e− ‚ ÒÎÓ dx:
dW (x) = 7-- -dx----[1 –W (x)] |
||
9 X0 |
|
|
ËÎË |
|
|
---dW---------(---x---)--- |
= |
7-- -dx----. |
1 –W (x) |
|
9 X0 |
аМЪВ„ Л Ыfl ОВ‚Ы˛ Л Ф ‡‚˚В ˜‡ТЪЛ ФУТОВ‰МВ„У Ы ‡‚МВМЛfl, ФУОЫ˜ЛП
ln[1 |
7 |
x |
–W (x)] = –-- |
----- + C. |
|
|
9 X0 |
àÁ „ ‡Ì˘ÌÓ„Ó ÛÒÎÓ‚Ëfl W(x = 0) = 0 ТОВ‰ЫВЪ, ˜ЪУ НУМТЪ‡МЪ‡ ЛМЪВ„ Л У‚‡МЛfl C = 0, Ë ÓÍÓ̘‡ÚÂθ̇fl ÙÓ ÏÛ- · ‰Îfl W(x) Ô ËÌËχÂÚ ‚ˉ
7 x
–-- ------
W (x) = 1 –e 9 X0 .
ç‡È‰ÂÏ Ò Â‰Ì Á̇˜ÂÌË x ФЫЪЛ ЩУЪУМ‡ ‚˚ТУНУИ ˝МВ „ЛЛ ‰У У· ‡БУ‚‡МЛfl e+e−-Ф‡ ˚. иУ Ф ‡‚ЛО‡П ЪВУ-ЛЛ ‚В УflЪМУТЪЛ
|
2 |
|
7 |
183 |
1 |
(21) |
|
|
|
|
|
|
σ = σn + σe = 4αre Z(Z + |
1) -- ln----1---⁄--3 |
+ ----- . |
|
∞ |
dW (x) |
9 |
|
|||||
|
|
|
9 |
Z |
54 |
|
x = |
∫ |
(24) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
x---------------dx |
= -- X0. |
||||
з‡Ф ЛПВ , ‰Оfl КВОВБ‡ (Z = 26) |
σ = 5,25 10−24 |
ÒÏ2. |
|
dx |
7 |
|
||||||
|
0 |
|
|
|
||||||||
Ö‰ËÌˈ‡ ÔÓÔ ˜ÌÓ„Ó Ò˜ÂÌËfl, ‡‚̇fl 10−24 ÒÏ2, МУТЛЪ |
З‚В‰ВМЛВ ФУМflЪЛfl ‡‰Л‡ˆЛУММУИ ‰ОЛМ˚ ‚В˘ВТЪ‚‡ УФ- |
|||||||||||
̇Á‚‡ÌË ·‡ Ì Ë Ó·ÓÁ̇˜‡ÂÚÒfl: ·. èÓ‰ÒÚ‡‚Ë‚ (5) ‚ (3), |
||||||||||||
‡‚‰‡МУ ЪВП, ˜ЪУ ФУБ‚УОflВЪ ЫФ УТЪЛЪ¸ ПМУ„ЛВ ЩУ ПЫ- |
||||||||||||
ÔÓÎÛ˜ËÏ |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
Î˚, ÓÔËÒ˚‚‡˛˘Ë ˝ÎÂÍÚ Óχ„ÌËÚÌ˚ ‚Á‡ËÏÓ‰ÂÈÒÚ‚Ëfl |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
2 |
|
|
7 |
183 |
1 |
|
‚ ӷ·ÒÚË ‚˚ÒÓÍËı ˝Ì „ËÈ. á̇˜ÂÌËfl X0 ‰Оfl МВНУЪУ ˚ı |
|||||
dW = 4αre |
Z(Z + 1)n |
|
-- ln |
----1---⁄--3 + ----- dx. |
|
‚¢ÂÒÚ‚ Ô Ë‚Â‰ÂÌ˚ ‚ Ú‡·Î. 1. |
|
|
||||
|
|
|
9 |
Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
54 |
|
àÁ Ú‡·Îˈ˚ Ë ÙÓ ÏÛÎ˚ (8) ÒΉÛÂÚ, ˜ÚÓ x, Ì‡Ô Ë- |
|||||||
ǂ‰ÂÏ ÌÓ‚Û˛ ‰ËÌËˆÛ ‰ÎËÌ˚ X0 : |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
Ï , ‰Îfl ‡Î˛ÏËÌËfl (Z = 13) ‡‚ÌÓ 11,4 ÒÏ, ‡ ‰Îfl Ò‚Ë̈‡ |
|||||||||
1 |
2 |
|
183 |
|
|
(Z = 82) – ‚ÒÂ„Ó 7,2 ÏÏ. í‡ÍËÏ Ó· ‡ÁÓÏ, ÔÓÔ‡‚ ‚ ·ÎÓÍ |
||||||
|
|
(22) |
Т‚ЛМˆ‡, ЩУЪУМ Т ˝МВ „ЛВИ $1 Й˝З ‚ Т В‰МВП Ф УОВЪЛЪ |
|||||||||
----- = 4 |
αre Z(Z + 1)n ln---------. |
|
||||||||||
X0 |
|
|
Z1 ⁄ 3 |
|
|
7,2 ПП ‰У Ф В‚ ‡˘ВМЛfl ‚ ˝ОВНЪ УМ Л ФУБЛЪ УМ. |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
X0 М‡Б˚‚‡ВЪТfl В‰ЛМЛˆВИ ‡‰Л‡ˆЛУММУИ ‰ОЛМ˚. йМ‡ Л„- |
к‡ТТПУЪ ЛП ЪВФВ ¸, Т Н‡НЛПЛ ˝МВ „ЛflПЛ У· ‡БЫ˛Ъ- |
|||||||||||
‡ВЪ ЩЫМ‰‡ПВМЪ‡О¸МЫ˛ УО¸ ‚ ЩЛБЛНВ ‚˚ТУНЛı ˝МВ - |
Тfl ˝ОВНЪ УМ˚ Л ФУБЛЪ УМ˚ ЛОЛ, Н‡Н „У‚У flЪ, Н‡НУ‚У Лı |
|||||||||||
„ЛИ. аТФУО¸БЫfl УФ В‰ВОВМЛВ (6) Л Ф ВМВ· В„‡fl ‚ЪУ ˚П |
˝МВ „ВЪЛ˜ВТНУВ ‡ТФ В‰ВОВМЛВ. д‡Н ФУН‡Б‡ОЛ п.А. ЕВЪВ |
|||||||||||
Ò·„‡ÂÏ˚Ï ‚ ÒÍӷ͇ı ÙÓ ÏÛÎ˚ (5), ÍÓÚÓ Ó ÒÓÒÚ‡‚ÎflÂÚ |
Ë Ç. ɇÈÚΠ, ‚ ‡ÒÒÏ‡Ú Ë‚‡ÂÏÓÈ Ì‡ÏË Ó·Î‡ÒÚË ‚˚ÒÓ- |
|||||||||||
ПВМВВ 1% УЪ ФВ ‚У„У, Б‡ФЛ¯ВП ‚˚ ‡КВМЛВ ‰Оfl ФОУЪМУ- |
НЛı ˝МВ „ЛИ Ф УˆВТТ Ф В‚ ‡˘ВМЛfl ЩУЪУМ‡ ‚ Ф‡ Ы e+e− |
|||||||||||
ТЪЛ ‚В УflЪМУТЪЛ dW ‚ ‚ˉ |
|
|
|
|
|
Ô ÓËÒıÓ‰ËÚ ‚ ÓÒÌÓ‚ÌÓÏ Ô Ë Á̇˜ÂÌËflı Ô ËˆÂθÌÓ„Ó |
86 |
ë é ê é ë é Ç ë ä à â é Å êА á é Ç Аí Ö ã ú ç õ â Ü ì ê ç А ã , íéå 6 , ‹ 4 , 2 0 0 0 |
|
|

î à á à ä А
퇷Îˈ‡ 1. ꇉˇˆЛУММ˚В В‰ЛМЛˆ˚ ‰ОЛМ˚ МВНУЪУ ˚ı ‚В˘ВТЪ‚
Ç¢ÂÒÚ‚Ó |
X0, ÒÏ |
|
|
Be |
35,3 |
C |
18,8 |
Al |
8,9 |
Fe |
1,76 |
Pb |
0,56 |
|
|
Ô‡ ‡ÏÂÚ ‡ b (ÒÏ. ËÒ. 1) ·Óθ¯Â Ò Â‰ÌÂ„Ó ‡‰ËÛÒ‡ ˝Í ‡- ÌË Ó‚‡ÌËfl ‡ÚÓχ a0Z −1/3, „‰Â a0 = re /α2 = 5,3 10−9 ТП – Ъ‡Н М‡Б˚‚‡ВП˚И ·У У‚ТНЛИ ‡‰ЛЫТ. з‡Ф ЛПВ , ‰Оfl КВОВБ‡ Ф УˆВТТ У· ‡БУ‚‡МЛfl e+e−-Ô‡ ·Û‰ÂÚ Ô ÓËÒıÓ‰ËÚ¸ Ô Ë b $ 1,8 10−9 ТП. н‡НЛВ ‡ТТЪУflМЛfl ‚Л ЪЫ‡О¸М˚И ЩУЪУМ ФУН УВЪ Б‡ ‚ ВПfl t = b/c $ 6 10−20 Т. б‡ПВМЛ‚ ‚ ФУТОВ‰МВИ ЩУ ПЫОВ Л ТУУЪМУ¯ВМЛЛ (2) БМ‡НЛ МВ ‡‚ВМТЪ‚‡ М‡ ‡‚ВМТЪ‚У, ‚ Н‡˜ВТЪ‚В УˆВМНЛ ı‡ ‡НЪВ МУИ ˝МВ - „ЛЛ ‚Л ЪЫ‡О¸М˚ı ЩУЪУМУ‚, Ы˜‡ТЪ‚Ы˛˘Лı ‚ У· ‡БУ‚‡МЛЛ e+e−-Ô‡ , ÔÓÎÛ˜ËÏ ‚Â΢ËÌÛ hνυ ≈ "/ t = 11 Í˝Ç (" = = 6,6 10−22 е˝З Т), ˜ЪУ ПМУ„У ПВМ¸¯В ˝МВ „ЛЛ ФУНУfl МВ ЪУО¸НУ О˛·У„У fl‰ ‡, МУ Л ˝ОВНЪ УМ‡. З ТУУЪ‚ВЪТЪ‚ЛЛ Т ЛБОУКВММ˚П ‚˚¯В ‚ ˝ЪУП ТОЫ˜‡В ПУКМУ Ф ВМВ· В˜¸ ˝МВ „ЛВИ УЪ‰‡˜Л fl‰В Л ˝ОВНЪ УМУ‚ Л Б‡НУМ ТУı ‡МВМЛfl ˝МВ „ЛЛ Б‡ФЛТ‡Ъ¸ ‚ ‚Л‰В "ν = E+ + E−, „‰Â E+ Ë E− – ˝МВ „ЛЛ ФУБЛЪ УМ‡ Л ˝ОВНЪ УМ‡. З˚˜ЛТОВМЛfl, ‚˚ФУОМВММ˚В ‚ ·У МУ‚ТНУП Ф Л·ОЛКВМЛЛ, ФУН‡Б˚‚‡˛Ъ, ˜ЪУ‡ТФ В‰ВОВМЛВ ˝МВ „ЛЛ ЩУЪУМ‡ ПВК‰Ы ˝ОВНЪ УМУП Л ФУБЛЪ УМУП МВ Б‡‚ЛТЛЪ УЪ БМ‡Н‡ Б‡ fl‰‡ ˜‡ТЪЛˆ˚. йМУ ФУН‡Б‡МУ М‡ ЛТ. 2.
нУ˜М‡fl ЩУ ПЫО‡ ‰Оfl Ы„ОУ‚У„У ‡ТФ В‰ВОВМЛfl ˝ОВН- Ъ УМ‡ Л ФУБЛЪ УМ‡ УЪМУТЛЪВО¸МУ М‡Ф ‡‚ОВМЛfl ‰‚ЛКВМЛfl ЩУЪУМ‡ ЛПВВЪ ‚ВТ¸П‡ ТОУКМ˚И ‚Л‰. зУ ‰Оfl Т В‰МВ„У Ы„О‡ ТФ ‡‚В‰ОЛ‚У Ф УТЪУВ ‚˚ ‡КВМЛВ θ± = me c2 ⁄ E±. ëΉӂ‡ÚÂθÌÓ, Ô Ë E± @ mec2 ˝ОВНЪ УМ˚ Л ФУБЛЪ УМ˚ ОВЪflЪ ‚ ЫБНУП НУМЫТВ ‚ФВ В‰ УЪМУТЛЪВО¸МУ Ъ ‡ВНЪУ ЛЛ ЩУЪУМ‡.
dW
--------
dk
1,0
0,8
0,6
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
|
|
|
|
k = E±/hν |
êËÒ. 2. СЛЩЩВ ВМˆЛ‡О¸М‡fl ‚В УflЪМУТЪ¸ У· ‡БУ‚‡- МЛfl e+e−-Ф‡ ˚ М‡ У‰МУИ ‡‰Л‡ˆЛУММУИ ‰ОЛМВ Т ФВ В- ‰‡˜ВИ ˝ОВНЪ УМЫ ЛОЛ ФУБЛЪ УМЫ ˝МВ „ЛЛ E±
З˚¯В ·˚ОЛ ‡ТТПУЪ ВМ˚ ı‡ ‡НЪВ ЛТЪЛНЛ Ф УˆВТТ‡ Ф В‚ ‡˘ВМЛfl ЩУЪУМ‡ ‚ ˝ОВНЪ УМ-ФУБЛЪ УММЫ˛ Ф‡ Ы ‚ НЫОУМУ‚ТНУП ФУОВ fl‰В Л ˝ОВНЪ УМУ‚. АМ‡ОУ„Л˜М˚П У· ‡БУП ЩУЪУМ ПУКВЪ Ф В‚ ‡˘‡Ъ¸Тfl ‚ О˛·Ы˛ Ф‡ Ы ˜‡Т- ЪЛˆ‡–‡МЪЛ˜‡ТЪЛˆ‡ (М‡Ф ЛПВ , ‚ µ+- Ë µ−-ПВБУМ˚, Ф У- ЪУМ Л ‡МЪЛФ УЪУМ Л Ъ.‰.), ВТОЛ В„У ˝МВ „Лfl ‰УТЪ‡ЪУ˜МУ ‚ВОЛН‡. оУ ПЫО˚ ‰Оfl ТВ˜ВМЛИ ˝ЪЛı В‡НˆЛИ ФУıУКЛ М‡
(5). ЙО‡‚МУВ УЪОЛ˜ЛВ ТУТЪУЛЪ ‚ ЪУП, ˜ЪУ ‚ ‚˚ ‡КВМЛЛ ‰Оfl НО‡ТТЛ˜ВТНУ„У ‡‰ЛЫТ‡ ‚ПВТЪУ me МЫКМУ ФУ‰ТЪ‡‚ЛЪ¸ П‡ТТЫ ТУУЪ‚ВЪТЪ‚Ы˛˘ВИ ˜‡ТЪЛˆ˚, ЪУ ВТЪ¸ ТВ˜ВМЛВ В‡Н- ˆЛЛ У· ‡ЪМУ Ф УФУ ˆЛУМ‡О¸МУ Н‚‡‰ ‡ЪЫ П‡ТТ˚ ˜‡ТЪЛ- ˆ˚. л‡ПУИ ОВ„НУИ ˜‡ТЪЛˆВИ ФУТОВ ˝ОВНЪ УМ‡ fl‚ОflВЪТfl µ-ПВБУМ, НУЪУ ˚И ‚ 210 ‡Б ЪflКВОВВ ˝ОВНЪ УМ‡. лОВ‰У- ‚‡ЪВО¸МУ, ‚В УflЪМУТЪ¸ Ф В‚ ‡˘ВМЛfl ЩУЪУМ‡ ‚ µ+µ−-Ô‡-Û Ô ËÏ ÌÓ ‚ 40 Ú˚Ò. ‡Á ÏÂ̸¯Â, ˜ÂÏ ‚ Ô‡ Û e+e−. иУ- ˝ЪУПЫ Ф Л ‡ТТПУЪ ВМЛЛ ‚Б‡ЛПУ‰ВИТЪ‚ЛИ ЩУЪУМУ‚ Т ‚В˘ВТЪ‚УП, Н‡Н Ф ‡‚ЛОУ, Ы˜ЛЪ˚‚‡˛Ъ У· ‡БУ‚‡МЛВ ЪУО¸- НУ ˝ОВНЪ УМУ‚ Л ФУБЛЪ УМУ‚.
3. икЦЗкАфЦзаЦ ойнйзйЗ З ЗакнмАгъзхЦ уАлнасх. ойнйкйЬСЦзаЦ АСкйзйЗ
З ‡Б‰ВОВ 2 ·˚ОУ ФУН‡Б‡МУ, ˜ЪУ ОВЪfl˘ЛИ ‚ ‚‡НЫЫПВ ЩУЪУМ МВ ПУКВЪ Ф В‚ ‡ЪЛЪ¸Тfl ‚ В‡О¸М˚В ˜‡ТЪЛˆ˚ ЛБ-Б‡ М‡ Ы¯ВМЛfl Б‡НУМ‡ ТУı ‡МВМЛfl ˝МВ „ЛЛ. зУ Ъ‡П КВ ЫФУПЛМ‡ОУТ¸, ˜ЪУ М‡ Ы¯ВМЛВ Б‡НУМ‡ ТУı ‡МВМЛfl ˝МВ „ЛЛ М‡ ‚ВОЛ˜ЛМЫ E Б‡ПВЪЛЪ¸ МВО¸Бfl, ВТОЛ УМУ Ф УЛТıУ‰ЛЪ Б‡ ‚ ВПfl t, УФ В‰ВОflВПУВ ТУУЪМУ¯ВМЛВП МВУФ В‰ВОВММУТЪЛ (1). иУ˝ЪУПЫ ФВ ВıУ‰ ЩУЪУМ‡ ‚ ‚Л ЪЫ‡О¸М˚В ˜‡Т- ЪЛˆ˚ ‚ ‚‡НЫЫПВ, ‚УУ·˘В „У‚У fl, ‚УБПУКВМ.
З˚˜ЛТОЛП, М‡ ТНУО¸НУ М‡ Ы¯‡ВЪТfl Б‡НУМ ТУı ‡МВМЛfl ˝МВ „ЛЛ Ф Л Ф В‚ ‡˘ВМЛЛ ЩУЪУМ‡ ‚ ˜‡ТЪЛˆЫ V Ò Ï‡ÒÒÓÈ mυ ‚ ‚‡НЫЫПВ. лУ„О‡ТМУ Б‡НУМЫ ТУı ‡МВМЛfl ЛПФЫО¸Т‡, ЛПФЫО¸Т pυ ˜‡ТЪЛˆ˚ ‰УОКВМ ·˚Ъ¸ ‡‚ВМ ЛПФЫО¸- ТЫ ЩУЪУМ‡ hν/c. ëΉӂ‡ÚÂθÌÓ, ˝Ì „Ëfl Eυ ˜‡ÒÚˈ˚
Eυ = ( pυ2 c2 + mυ2 c4)1 ⁄ 2 = (h2ν2 + mυ2 c4)1 ⁄ 2, |
|
||||||||
Ë ‰Îfl ‰ËÒ·‡Î‡ÌÒ‡ ˝Ì „ËË |
E ÔÓÎÛ˜‡ÂÏ |
|
|||||||
|
|
|
mυ2 c4 |
1 ⁄ 2 |
|
|
|
||
E = Eυ –hν = hν |
|
|
. |
(25) |
|||||
1 + ----------- |
–1 |
||||||||
|
|
|
h2 |
ν2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
СОfl ЩУЪУМУ‚ Т ˝МВ „ЛВИ hν ! mυc2 |
E = mυc2, Ë ÒÓ- |
||||||||
„О‡ТМУ (1), ‰УФЫТЪЛПУВ ‚ ВПfl |
tυ |
КЛБМЛ ˜‡ТЪЛˆ˚ V |
ÓÔ Â‰ÂÎflÂÚÒfl Ì ‡‚ÂÌÒÚ‚ÓÏ |
tυ $ " /(mυc2). Ç Ó·Î‡ÒÚË |
‚˚ÒÓÍËı ˝Ì „ËÈ hν @ mυc2 |
E = mυ2 c4 ⁄ (2hν) Ë tυ $ |
$ 2"(hν) ⁄ (m2υc4). З ФУТОВ‰МВП ТОЫ˜‡В ˜‡ТЪЛˆ‡ V fl‚Îfl-
ВЪТfl ЫО¸Ъ ‡ ВОflЪЛ‚ЛТЪТНУИ Л ВВ ТНУ УТЪ¸ ПУКМУ Т˜Л-
Ú‡Ú¸ ‡‚ÌÓÈ ÒÍÓ ÓÒÚË Ò‚ÂÚ‡. íÓ„‰‡ Á‡ ‚ ÂÏfl |
t Ó̇ Ô Ó- |
|||
ÎÂÚ‡ÂÚ ‡ÒÒÚÓflÌË |
|
|
|
|
lυ $ |
2"(hν) |
hν |
, |
(26) |
----------------- |
= 2˚υ ----------- |
|||
|
mυ2 c3 |
mυc2 |
|
|
Ñ Ö ç à ë é Ç ë . è . è ê Ö Ç êА ô Ö ç à Ö à á ã ì ó Ö ç à ü Ç Ç Ö ô Ö ë í Ç é |
87 |
|
|

î à á à ä А
„‰Â ˚υ = " ⁄ (mυc) – Ъ‡Н М‡Б˚‚‡ВП‡fl Ф Л‚В‰ВММ‡fl НУПФЪУМУ‚ТН‡fl ‰ОЛМ‡ ‚УОМ˚ ‚Л ЪЫ‡О¸МУИ ˜‡ТЪЛˆ˚. йЪПВЪЛП, ˜ЪУ Ф У·В„ lυ ЫО¸Ъ ‡ ВОflЪЛ‚ЛТЪТНУИ ˜‡ТЪЛˆ˚ V ‚ 2hν/(βυmυc2) ‡Б ·УО¸¯В Ф У·В„‡ ‚ МВ ВОflЪЛ‚ЛТЪТНУП ТОЫ˜‡В (βυ = υυ /c, „‰Â υυ – ТНУ УТЪ¸ МВ ВОflЪЛ‚ЛТЪТНУИ ‚Л ЪЫ‡О¸МУИ ˜‡ТЪЛˆ˚).
еУКВЪ ОЛ ЩУЪУМ ‚Л ЪЫ‡О¸МУ Ф В‚ ‡ЪЛЪ¸Тfl ‚ О˛·Ы˛ ˜‡ТЪЛˆЫ? йН‡Б˚‚‡ВЪТfl, МВЪ: Ф Л ˝ЪУП ‰УОКМ˚ ТУı ‡- МflЪ¸Тfl Б‡ fl‰, ПУПВМЪ НУОЛ˜ВТЪ‚‡ ‰‚ЛКВМЛfl Л fl‰ ‰ Ы- „Лı Н‚‡МЪУ‚˚ı ı‡ ‡НЪВ ЛТЪЛН (˜ЛТВО) ˜‡ТЪЛˆ, ЪУ ВТЪ¸ ЩУЪУМ Л ‚Л ЪЫ‡О¸М‡fl ˜‡ТЪЛˆ‡ ‰УОКМ˚ ЛПВЪ¸ У‰ЛМ‡НУ- ‚˚В Н‚‡МЪУ‚˚В ˜ЛТО‡. щЪУПЫ ЫТОУ‚Л˛ ‚ТВ„‰‡ ПУКВЪ Ы‰У‚- ОВЪ‚У ЛЪ¸ ТЛТЪВП‡ ЛБ ˜‡ТЪЛˆ˚ Л ‡МЪЛ˜‡ТЪЛˆ˚. А ВТЪ¸ ОЛ ˜‡ТЪЛˆ˚ Т Н‚‡МЪУ‚˚ПЛ ˜ЛТО‡ПЛ ЩУЪУМ‡? З 1960 „У‰Ы ‡ПВ ЛН‡МТНЛИ ЩЛБЛН-ЪВУ ВЪЛН СК. л‡НЫ ‡Л Ф В‰ФУОУКЛО, ˜ЪУ Ъ‡НЛВ ˜‡ТЪЛˆ˚ ‰УОКМ˚ ТЫ˘ВТЪ‚У‚‡Ъ¸. а ‰ВИТЪ‚ЛЪВО¸МУ, ‚ТНУ В УМЛ ·˚ОЛ УЪН ˚Ъ˚ ‚ ˝НТФВ ЛПВМЪ‡ı М‡ ЫТНУ ЛЪВОflı. аı М‡Б˚‚‡˛Ъ ‚ВНЪУ М˚ПЛ ПВБУМ‡ПЛ. йМЛ УЪМУТflЪТfl Н ‡‰ УМ‡П, ЪУ ВТЪ¸ Н НО‡ТТЫ ТЛО¸МУ ‚Б‡- ЛПУ‰ВИТЪ‚Ы˛˘Лı ˜‡ТЪЛˆ. З Ъ‡·О. 2 Ф Л‚В‰ВМ˚ Т В‰МЛВ БМ‡˜ВМЛfl П‡ТТ˚ Л ‚ ВПВМЛ КЛБМЛ ‰Оfl МВНУЪУ ˚ı ‚ВНЪУ М˚ı ПВБУМУ‚. лОВ‰ЫВЪ ЛПВЪ¸ ‚ ‚Л‰Ы, ˜ЪУ ЫН‡Б‡ММ˚В ‚ Ъ‡·ОЛˆВ ‚ ВПВМ‡ КЛБМЛ УЪМУТflЪТfl Н ФУНУfl˘ЛПТfl ˜‡Т- ЪЛˆ‡П. ЦТОЛ ˜‡ТЪЛˆ‡ ‰‚ЛКВЪТfl, ЪУ, ТУ„О‡ТМУ Б‡НУМ‡П ТФВˆЛ‡О¸МУИ ЪВУ ЛЛ УЪМУТЛЪВО¸МУТЪЛ, ‚ ВПfl ВВ КЛБМЛ ·Ы‰ВЪ ‚ γ ‡Б ·УО¸¯В (γ = (1 − β2)−1/2 – ÎÓ Â̈-Ù‡ÍÚÓ ˜‡ÒÚˈ˚).
аЪ‡Н, Б‡НУМ˚ Ф Л У‰˚ МВ Ф ВФflЪТЪ‚Ы˛Ъ ФВ ВıУ‰Ы ЩУЪУМ‡ ‚ ‚Л ЪЫ‡О¸М˚В ПВБУМ˚ ЛОЛ Ф‡ Ы ‡‰ УМ–‡МЪЛ‡‰-УМ. зУ ‚ Ф Л У‰В Ф УЛТıУ‰ЛЪ ‚ТВ, ˜ЪУ МВ Б‡Ф В˘ВМУ. лОВ‰У‚‡ЪВО¸МУ, ЩУЪУМ ‰УОКВМ Ф У‚У‰ЛЪ¸ ˜‡ТЪ¸ ‚ ВПВМЛ Н‡Н ТЛО¸МУ ‚Б‡ЛПУ‰ВИТЪ‚Ы˛˘‡fl ˜‡ТЪЛˆ‡ ( ЛТ. 3).
퇷Îˈ‡ 2. е‡ТТ˚ Л ‚ ВПВМ‡ КЛБМЛ ‚ВНЪУ М˚ı ПВБУМУ‚
é·ÓÁ̇˜ÂÌË (̇Á‚‡ÌËÂ) |
å‡ÒÒ‡, å˝Ç/Ò |
2 |
З ВПfl КЛБМЛ, |
||||||||
‚ВНЪУ МУ„У ПВБУМ‡ |
|
10−22 Ò |
|||||||||
ρ ( Ó) |
770 |
|
0,044 |
||||||||
ω (ÓÏ„‡) |
782 |
|
0,78 |
||||||||
ϕ (ÙË) |
1019 |
|
1,5 |
||||||||
J/ψ (‰ÊÂÈ-ÔÒË) |
3097 |
|
76 |
||||||||
ϒ (ЛФТЛОУМ) |
9460 |
|
124 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hn @ mv c2 |
|
|
|
|
|||
|
V1 |
V2 |
|
|
V3 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V1 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hn ! mv c2
êËÒ. 3. аОО˛ТЪ ‡ˆЛfl Ф В‚ ‡˘ВМЛИ ЩУЪУМУ‚ Т ·УО¸- ¯ЛПЛ Л П‡О˚ПЛ ˝МВ „ЛflПЛ ‚ ‚Л ЪЫ‡О¸М˚В ˜‡ТЪЛˆ˚ V
ЦТЪ¸ ОЛ ˝НТФВ ЛПВМЪ‡О¸М˚В ФУ‰Ъ‚В К‰ВМЛfl ˝ЪУ„У Щ‡Н- Ъ‡? йН‡Б˚‚‡ВЪТfl, ВТЪ¸. к‡ТТПУЪ ЛП У‰ЛМ ЛБ МЛı. зУ Ф ВК‰В Б‡ПВЪЛП, ˜ЪУ ‡‰ УММ˚В Т‚УИТЪ‚‡ ‰УОКМ˚ Ф У- fl‚ОflЪ¸Тfl ТЛО¸МВВ Ы ЩУЪУМУ‚ Т ·УО¸¯ЛПЛ ˝МВ „ЛflПЛ, Ъ‡Н Н‡Н, ТУ„О‡ТМУ (10), ˜ВП ‚˚¯В ˝МВ „Лfl, ЪВП ·УО¸¯В ‚ ВПfl КЛБМЛ Л Ф У·В„ ‚Л ЪЫ‡О¸МУИ ˜‡ТЪЛˆ˚.
З 50-ı „У‰‡ı, Н‡Н ЪУО¸НУ ‚ ‡ТФУ flКВМЛЛ ЩЛБЛНУ‚- ˝НТФВ ЛПВМЪ‡ЪУ У‚ ФУfl‚ЛОЛТ¸ ФЫ˜НЛ ЩУЪУМУ‚ Т ˝МВ - „ЛflПЛ ‚ ТУЪМЛ ПВ„‡˝ОВНЪ УМ‚УО¸Ъ, ·˚ОЛ УЪН ˚Ъ˚ Л ФУ- ‰ У·МУ ЛБЫ˜ВМ˚ Ф УˆВТТ˚ ЩУЪУ УК‰ВМЛfl π-ПВБУМУ‚ М‡ Ф УЪУМ‡ı Л МВИЪ УМ‡ı: γ + p π0 + p, γ + p
π+ + n, γ + n
π− + p. иУБКВ, ЛТФУО¸БЫfl ФЫ˜НЛ ЩУЪУМУ‚ Т ·УО¸¯ЛПЛ ˝МВ „ЛflПЛ, ЩЛБЛНЛ ЛТТОВ‰У‚‡ОЛ ЩУЪУ УК- ‰ВМЛВ ·УОВВ ЪflКВО˚ı ПВБУМУ‚ Л ПМУКВТЪ‚ВММУВ У· ‡- БУ‚‡МЛВ ‡‰ УМУ‚ М‡ МЫНОУМ‡ı Л fl‰ ‡ı. З ˝ЪЛı ‡·УЪ‡ı ·˚ОУ У·М‡ ЫКВМУ, ˜ЪУ ТВ˜ВМЛfl Ф УˆВТТУ‚ ЩУЪУ УК‰В- МЛfl ‡‰ УМУ‚ М‡ Ф УЪУМ‡ı Л МВИЪ УМ‡ı ·ОЛБНЛ ‰ Ы„ Н ‰ Ы„Ы. щЪУЪ Щ‡НЪ ЛОО˛ТЪ Л ЫВЪ ЛТ. 4, „‰В ФУН‡Б‡М˚ В- БЫО¸Ъ‡Ъ˚ ЛБПВ ВМЛИ ТВ˜ВМЛИ ФУ„ОУ˘ВМЛfl ЩУЪУМУ‚ Ф У- ЪУМ‡ПЛ σt(γp) Ë ÌÂÈÚ Ó̇ÏË σt(γn). лВ˜ВМЛВ ФУ„ОУ˘ВМЛfl Ф В‰ТЪ‡‚ОflВЪ ТУ·УИ ТЫППЫ ТВ˜ВМЛИ ‚ТВı В‡НˆЛИ ЩУЪУ УК‰ВМЛfl, НУЪУ ˚В ПУ„ЫЪ Ф УЛТıУ‰ЛЪ¸ Ф Л ‰‡ММУИ ˝МВ „ЛЛ. и ЛПВ МУВ ‡‚ВМТЪ‚У σt(γp) ≈ σt(γn) Ъ Ы‰МУ У·˙flТМЛЪ¸, ВТОЛ ‡ТТП‡Ъ Л‚‡Ъ¸ ЩУЪУМ Н‡Н ˝ОВНЪ УП‡„- МЛЪМЫ˛ ‚УОМЫ, ‚Б‡ЛПУ‰ВИТЪ‚Ы˛˘Ы˛ ЪУО¸НУ Т Б‡ fl‰‡ПЛ Л ЪУН‡ПЛ. З ˝ЪУП ТОЫ˜‡В В„У ‚Б‡ЛПУ‰ВИТЪ‚Лfl Т Б‡ flКВМ- М˚П Ф УЪУМУП Л МВИЪ ‡О¸М˚П МВИЪ УМУП ‰УОКМ˚ ·˚- ОЛ ·˚ ТЫ˘ВТЪ‚ВММУ УЪОЛ˜‡Ъ¸Тfl. з‡Ф УЪЛ‚, ВТОЛ Ф В‰- ФУОУКЛЪ¸, ˜ЪУ Ы ЩУЪУМ‡ ВТЪ¸ ‡‰ УММ‡fl ТУТЪ‡‚Оfl˛˘‡fl, УЪ‚ВЪТЪ‚ВММ‡fl Б‡ Ф УˆВТТ˚ ЩУЪУ УК‰ВМЛfl, ЪУ У·ТЫК‰‡- ВП˚И ВБЫО¸Ъ‡Ъ ТЪ‡МУ‚ЛЪТfl ФУМflЪМ˚П: ТЛО¸М˚В ‚Б‡Л- ПУ‰ВИТЪ‚Лfl, Н‡Н ıУ У¯У ЛБ‚ВТЪМУ, МВ Б‡‚ЛТflЪ УЪ Б‡ fl‰‡ МЫНОУМ‡.
st, Ï· 0,20
0,15
0,10
0,05
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
|
|
|
|
|
|
|
hn, É˝Ç |
êËÒ. 4. ᇂЛТЛПУТЪ¸ ТВ˜ВМЛИ ФУ„ОУ˘ВМЛfl ЩУЪУМУ‚ Ф УЪУМ‡ПЛ ( ) Ë ÌÂÈÚ Ó̇ÏË (
) УЪ ˝МВ „ЛЛ ЩУЪУМ‡ hν (1 Ï· = 10−3 ·‡ Ì)
88 |
ë é ê é ë é Ç ë ä à â é Å êА á é Ç Аí Ö ã ú ç õ â Ü ì ê ç А ã , íéå 6 , ‹ 4 , 2 0 0 0 |
|
|

î à á à ä А
аМЪВ ВТМУ Т ‡‚МЛЪ¸ ТВ˜ВМЛfl ФУ„ОУ˘ВМЛfl ЩУЪУМУ‚ Л ‡‰ УМУ‚ МЫНОУМ‡ПЛ. йН‡Б˚‚‡ВЪТfl, ˜ЪУ ‚ У·О‡ТЪЛ ˝МВ „ЛИ ‚˚¯В МВТНУО¸НЛı „Л„‡˝ОВНЪ УМ‚УО¸Ъ Лı ˝МВ - „ВЪЛ˜ВТНЛВ Б‡‚ЛТЛПУТЪЛ ЛПВ˛Ъ ФУıУКЛИ ‚Л‰, МУ ФУ ‡·ТУО˛ЪМУИ ‚ВОЛ˜ЛМВ ТВ˜ВМЛfl ФУ„ОУ˘ВМЛfl ЩУЪУМУ‚ Ф ЛПВ МУ ‚ 100 ‡Б ПВМ¸¯В. иУТОВ‰МЛИ Щ‡НЪ ПУКМУ ЛМЪВ Ф ВЪЛ У‚‡Ъ¸ ТОВ‰Ы˛˘ЛП У· ‡БУП: ‚В УflЪМУТЪ¸ ЩУЪУМЫ Ф Л ‰‚ЛКВМЛЛ ˜В ВБ fl‰ У Ф В‚ ‡ЪЛЪ¸Тfl ‚ ‚Л ЪЫ- ‡О¸М˚И ‡‰ УМ ТУТЪ‡‚ОflВЪ УНУОУ 1%, ЛОЛ, ˜ЪУ ЪУ КВ Т‡- ПУВ, Ф ЛПВ МУ 1% Т‚УВ„У ФЫЪЛ ЩУЪУМ Ф У‚У‰ЛЪ ‚ Н‡˜В- ТЪ‚В ‚Л ЪЫ‡О¸МУ„У ‡‰ УМ‡.
й· ‡БУ‚‡МЛВ ‡‰ УМУ‚ ПУКВЪ Ф УЛБУИЪЛ Л Ф Л ‚Б‡Л- ПУ‰ВИТЪ‚ЛЛ ЩУЪУМУ‚ Т НЫОУМУ‚ТНЛП ФУОВП fl‰ ‡, ЪУ ВТЪ¸ Ф Л ТЪУОНМУ‚ВМЛЛ Т ‚Л ЪЫ‡О¸М˚ПЛ ЩУЪУМ‡ПЛ, МУ, Н‡Н ФУН‡Б˚‚‡˛Ъ ЪВУ ВЪЛ˜ВТНЛВ ‡Т˜ВЪ˚ Л ˝НТФВ ЛПВМЪ, ТВ˜ВМЛВ ˝ЪЛı В‡НˆЛИ БМ‡˜ЛЪВО¸МУ ПВМ¸¯В, ˜ВП ТВ˜В- МЛВ ФУ„ОУ˘ВМЛfl ЩУЪУМУ‚ fl‰ ‡ПЛ.
4. бАдгыуЦзаЦ
ЗВОЛНЛИ ‡М„ОЛИТНЛИ Ы˜ВМ˚И аТ‡‡Н з¸˛ЪУМ ‚ Б‡ПВ˜‡- ЪВО¸МУП Ъ ‡НЪ‡ЪВ “йФЪЛН‡”, ‚˚¯В‰¯ВП ‚ 1704 „У‰Ы, ФЛ- Т‡О: “иВ ВıУ‰˚ ЪВО ‚ Т‚ВЪ Л Т‚ВЪ‡ ‚ ЪВО‡ ФУ‰˜ЛМfl˛ЪТfl Б‡НУМ‡П и Л У‰˚, НУЪУ ‡fl, Н‡Н Н‡КВЪТfl, Б‡·‡‚ОflВЪТfl ˝ЪЛПЛ Ф В‚ ‡˘ВМЛflПЛ”. лН‡Б‡МУ Ы‰Л‚ЛЪВО¸МУ ‚В МУ. к‡ТТПУЪ ВМЛ˛ Б‡НУМУ‚ и Л У‰˚, ФУ НУЪУ ˚П Ф УЛТıУ‰ЛЪ Ф В‚ ‡˘ВМЛВ ЛБОЫ˜ВМЛfl ‚ ‚В˘ВТЪ‚У, Л ФУТ‚fl˘В- М‡ М‡ТЪУfl˘‡fl ТЪ‡Ъ¸fl.
нВП, НЪУ Б‡ıУ˜ВЪ ФУ‰ У·МВВ ФУБМ‡НУПЛЪ¸Тfl Т УФЛ- Т‡ММ˚ПЛ ‚ М‡ТЪУfl˘ВИ ТЪ‡Ъ¸В fl‚ОВМЛflПЛ, ПУКМУ ФУ В- НУПВМ‰У‚‡Ъ¸ У· ‡ЪЛЪ¸Тfl Н У·БУ Ы [4] Л НМЛ„В [5].
ганЦкАнмкА
1.СВОУМВ з.Е. еМУ„УЩУЪУММ˚В Ф УˆВТТ˚ // лУ УТУ‚ТНЛИ й·-‡БУ‚‡ЪВО¸М˚И ЬЫ М‡О. 1996. ‹ 3. л. 75–81.
2.áÓÌ Å.А. ÇÁ‡ËÏÓ‰ÂÈÒÚ‚Ë ·Á ÌÓ„Ó ËÁÎÛ˜ÂÌËfl Ò ‡ÚÓχÏË // ëÓ ÓÒÓ‚ÒÍËÈ é· ‡ÁÓ‚‡ÚÂθÌ˚È ÜÛ Ì‡Î. 1998. ‹ 1. ë. 84–88.
3.ä ‡ÈÌÓ‚ Ç.è. лУУЪМУ¯ВМЛfl МВУФ В‰ВОВММУТЪЛ ‰Оfl ˝МВ „ЛЛ Л ‚ ВПВМЛ // лУ УТУ‚ТНЛИ й· ‡БУ‚‡ЪВО¸М˚И ЬЫ М‡О. 1998. ‹ 5. л. 77–82.
4.ÅÂÚ É.А., А¯ÍËÌ û. и УıУК‰ВМЛВ ЛБОЫ˜ВМЛfl ˜В ВБ ‚В˘ВТЪ- ‚У // щНТФВ ЛПВМЪ‡О¸М‡fl fl‰В М‡fl ЩЛБЛН‡ / иУ‰ В‰. щ. лВ„ В. е.: аБ‰-‚У ЛМУТЪ . ОЛЪ., 1955. н. 1.
5.î ‡Û˝ÌÙÂθ‰Â É., пВМОЛ щ. лЫ·‡ЪУПМ‡fl ЩЛБЛН‡. е.: еЛ , 1979.
кВˆВМБВМЪ ТЪ‡Ъ¸Л з.Е. СВОУМВ
* * *
лВ „ВИ иВЪ У‚Л˜ СВМЛТУ‚, Ф УЩВТТУ Н‡ЩВ‰ ˚ ЩЛБЛНЛ ˝ОВПВМЪ‡ М˚ı ˜‡ТЪЛˆ ЩЛБЛ˜ВТНУ„У Щ‡НЫО¸ЪВЪ‡ еЙм, М‡˜‡О¸МЛН йЪ‰ВО‡ МВИЪ ЛММУИ ЩЛБЛНЛ аМТЪЛЪЫЪ‡ ЩЛБЛНЛ ‚˚ТУНЛı ˝МВ „ЛИ, ˜ОВМ-НУ ВТФУМ‰ВМЪ кАз. м˜‡ТЪМЛН УЪН ˚ЪЛИ П‡Т¯Ъ‡·МУИ ЛМ‚‡ Л‡МЪМУТЪЛ ‚ УК‰ВМЛЛ ‡‰ УМУ‚, УТЪ‡ ФУОМ˚ı ТВ˜ВМЛИ ‡‰ УММ˚ı ‚Б‡ЛПУ‰ВИТЪ‚ЛИ, ‡МЪЛ„ВОЛfl-3 Л t-Н‚‡ Н‡. г‡Ы В‡Ъ гВМЛМТНУИ Ф В- ПЛЛ. лУ‡‚ЪУ ·УОВВ 240 ФЫ·ОЛН‡ˆЛИ.
Ñ Ö ç à ë é Ç ë . è . è ê Ö Ç êА ô Ö ç à Ö à á ã ì ó Ö ç à ü Ç Ç Ö ô Ö ë í Ç é |
89 |
|
|