12. Ғс көмегімен мюонның өмір сүру уақытын бағалау әдісі

Мюондар, өмір сүру уақыты τ_μ = 2,2*10^-6 с, спині s_μ = h/2, массасы(m_μ=105,66МэВ/с²) электронның массасынан 207 еседей артық, орнықсыз бөлшек. Олар нәзік әсерлесу салдарынан былай ыдырайды:

Осы ыдыраулар мюондардың вакуумдағы өмірінің ұзақтығын анықтайды. Заттарда μ^- өмірі қысқарақ болады. Ол атомның оң зарядты ядросымен тартылып, онымен мюондық атом құрайды. Мюатомдардағы мюондар атом ядросымен қарпылуы мүмкін:

μ^- + zA→_z-₁A+ ν_μ

Бұл құбылыс кәдімгі атомдағы К-қарпуға ұқсас, осыдан ол қарапайым μ^- + р→n+ ν_μ әсерлесуге сәйкес келеді.

Осының нәтижесінде теріс зарядты мюонның заттағы өмірі вакуумдағыға қарағанда жеңіл Z≈10 заттарда 2 есе, ауыр элементтерде 20-30 есе қысқарады.

⁽ -«тыныштықтағы» мезонның өмір сүру уақыты).

ҒС-ң қатан (мюондық) құраушысының қарқындылығын тік сызыққа қатысты бұрышына еңкейтілген телескоппен өлшеп, одан кейін бұл қарқындылықты телескоп үстінен жолдары әр түрлі болғандағы атмосферадағы µ- мезондар жұтылуын теңестіретін қорғасын қабатын орнатқан жағдайда тік бағытталған телескоппен өлшегенде, мынау байқалды: µ- мезондар жұтылуы мағынада тік және көлбеу жол бірдей болса да, еңкейтілген телескоппен өлшенетін мюондар қарқындылығы тік бағытталған телескоппен өлшенетін қарқындылығынан аз болады. Мұны тек мюондардың ұшқан кездегі ыдырауымен түсіндіруге болады (көлбеу жол тік жолдан ұзын болғасын оны өтуге кететін уақыт та ұзақ болады да, мюонның көлбеу жолда ыдырап кету ықтималдығы тік жолдағыдан жоғары болады).

мен өлшеп, мюонның өмір сүру уақытын бағалауға болады.

Тыныштықтағы мюонның өмір сүру орташа уақыты ~2 10 с болады (яғни бұл мюонның меншікті өмір сүру уақыты, онымен бірге жүрген сағатпен өлшенген уақыт). Ал жердегі байқаушының сағаты жылдамдығы v c мюонның әлдеқайда көп өмір сүру уақытын көрсетеді, өйткені Эйнштейннің салыстырмалылықтың аранайы теориясы бойынша

, (1)

мұндағы → қатынастан табылады. Мұнда Мэв – мюонның тыныштық энергиясы, ал Е – оның толық энергиясы, яғни

Мюонның 1см жолдағы ыдырау ықтималдығы , (1)ескере отырып

W=1/ υ τ₀/√1- β² =m₀c/ m₀ υc/√1- β² * τ₀= m₀c/(pc) τ₀

мұндағы рс- мезон энергиясы, бөлігінде оны 310⁹ эв тең деп алуға болады.

Санау жылдамдықтардың _тік- _енк айырмасы бөлігіндегі мюондардың ыдырауымен себептелетіндіктен

_верт - = _верт m₀c²/(p²c) τ₀*δL,

бұдан

.

13. Зарядталған бөлшектің тұрақты біртекті магнит өрісіндегі қозғалысы

Зарядталған бөлшектің магнит өрісіндегі қозғалысы:

(1)

(2)

(3)

Зарядталған бөлшектің тұрақты біртекті магнит өрісіндегі қозғалысы

Ұйытқымаған қозғалыс

магнит өрісі бағытында бөлшек бірқалыпты қозғалады (магнит өрісі өзіне параллель бөлшектің қозғалысына әсер етпейді)

тұрақты жылдамдықпен шеңбер бойынша қозғалыс

Бұл қозғалыстың лездік центрін айналыс центрі деп атайық (ол траектория қисықтығының центрінен өзгеше шама болып табылады). Траекторияның магнит өрісіне перпендикуляр жазықтығына проекциясының қисықтық радиусы (бөлшек орналасқан нүктеден айналу центріне жүргізілген вектор) лармор радиусы (немесе гиро-радиус) деп аталады.

оң бөлшектер сол бұрандамен, теріс бөлшектер оң бұрандамен айналады.

Теріс бөлшектер-ток бағытымен бағыттас айналады, ал оң бөлшектер-ток бағытына қарама-қарсы.

- бөлшектің лармор-радиусы (10)

- бөлшектің магнит қатандығы (11)

Бөлшектің магнит қатаңдығы - магнит өрісіндегі бөлшектің қозғалысын анықтайды.

Зарядталған бөлшектің айналма қозғалысы магнит өрісін тудырады. Оның магнит моменті

(12)

Релятив емес жағдайда:

(13)