16.Задача переноса частиц в среде

Объект исследования - частицы (заряженные, нейтральные) движущие в среде. Когда речь идет о переносе этих частиц в некоторой среде, то задача ставится при следующих достаточно общих сведениях об объекте исследования:

1. Рассеивающие центры среды (атомные электроны, ядра) расположены случайным образом, хотя и не обязательно с постоянной плотностью.

2. Падающие частицы (любые элементарные частицы) взаимодействуют только с одним рассеивающим центром. В данном случае пренебрегаем процессами когерентного рассеяния на нескольких центрах, когда проявляются волновые свойства элементарных частиц.

3. Падающие частицы не взаимодействуют друг с другом. Это достаточно хорошее приближение, если плот- ность потока падающих частиц достаточно мала. Однако, если эффекты взаимодействия в пучке достаточно важны в какой-либо ситуации то можно и учитывать такое взаимодействие.

Предположения 1 − 3 позволяют построить следующую картину прохождения частиц через вещество: частицы движется в среде по прямолинейной траектории до рассеивающего центра, где происходит взаимодействие частицы и рассеивающего центра. Далее в точке взаимодействия происходит изменение траектории частицы, меняется состояние падающей частицы, возникают новые частицы, а также изменятся состояния рассеивающих центров. Картина распространения частицы в среде имеет вид :

Для получения количественных характеристик необходима детализация процессов взаимодействия, происходящих в веществе. Картина взаимодействий для твердых и газообразных сред может сильно отличаться.

Степень детализации физической модели зависит от

• уровня нашего понимания физики происходящих процессов

• требований, предъявляемых к моделируемым в КЭ характеристикам.

17. Типы взаимодействий элементарных частиц

В природе осуществляется четыре типа фундаментальных взаимодействий: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное.

Сильное, или ядерное, взаимодействие обусловливает связь протонов и нейтронов в ядрах атомов и обеспечивает исключительную прочность этих образований, лежащую в основе стабильности вещества в земных условиях.

Электромагнитное взаимодействие - взаимодействие, в основе которого лежит связь с электромагнитным полем. Оно характерно для всех элементарных частиц, за исключением нейтрино, антинейтрино и фотона. Электромагнитное взаимодействие, в частности, ответственно за существование атомов и молекул, обуславливая взаимодействие в них положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронов.

Слабое взаимодействие. Ответственно за взаимодействие частиц, происходящих с участием нейтрино или антинейтрино (например, b-распад, m-распад), а также за безнейтринные процессы распада, характеризующиеся довольно большим временем жизни распадающейся частицы (t 10^–10 с).

Гравитационное взаимодействие присуще всем без исключения частицам, но из-за малости масс элементарных частиц оно пренебрежимо мало и, в процессах микромира несущественно.

Как сильное, так и слабое взаимодействия — короткодействующие.