5.2. Қозған бөлшектердің ортамен әсерлесуі.
Қозған бөлшектердің ионизациялық тежелуі. Жылдам бөлшектердің зат электрондарымен электромагниттік әсерлесуі кезінде, зат электрондары қозған күйге өтеді. Олар атом ішінде қалғанда атом қозған күйге ауысады да, спектрлері дискретті қасиет көрсетеді. Электрондар атомнан ұшып шыққанда, олардың энергиялары түрлі мән көрсетуі мүмкін. Ал атом иондалады. Электрон энергиясының ұлғаюы құлап жатқан бөлшектің кинетикалық энергиясы есебінен жүреді.
Енді ауыр қозған бөлшек пен электронның әсерлесуін қарастырайық. Мұндай бөлшек өзінің жолынан қатты ауытқымайды және мұны қарастырмайақ қоюға болады.
Рассмотрим
взаимодействие тяжелой заряженной
частицы с электроном. Такая частица
ничтожно отклоняется со своего
прямолинейного пути и этим отклонением
можно пренебречь. М массалы,
жылдамдықты және Ze
зарядталған бөлшек,
қашықтықта
электрон жанынан өтті делік (
-көзделген
параметр немесе соққы параметрі 1-сурет).
Бөлшектің электронмен әсерлесуі,
электронның бөлшек ұшуына перпендикуляр
бағытта бағытталуына импульс алады.
,
м
ұндағы
F
– электростатикалық күш және 
- оның ұшу сызығына нормальды құраушысы,
ал t
– әсерлесу уақыты.
Ұзын
бағыттағы алынған импульсті 
көру
жеңіл. Бойлық компонент күші ең жақын
нүктеге дейін және кейін қарама-қарсы
белгіге ие. Импульс нөлге тең.
Егер
әрекеттесу жолдың бірнеше бөлігінде
2
болса,
ұшу уақыты келесіде анықталады
.
Осы бөліктегі куллондық күш өлшемі реті
бойынша
.
Сондықтан алынған электрон импульсі
келесідей жазылуы мүмкін:
,
.
(1)
Осы берілген соққы параметріндегі барлық электронды ескеру үшін, осьі бөлшек траекториясына сәйкес келетін, ал шеткі беті 2 суреттегі электрон орналасқан нүктеге сәйкес келетін шеңберлі цилиндрді қарастырамыз.
Егерде
1 см3
заттағы электрон саны ne-ге
тең болса, цилиндрлер арасындағы радиус
көлемде
және
-ға
тең. Онда
электрон орналасады. Соның әрекеттесуі
нәтижесінде, dx
ұзындықтағы қозған бөлшек энергия
жоғалтады:
Жоғалтулардың
толық ионизациясын алу үшін, мына мәнді
барлық мүмкін соққы мағыналарымен,
-нен
-ге
дейін интегралдау керек. Ол өз кезегінде
мынаны береді:
.
және
шектерін,
релятивистік және релятивистік емес
жағдайлардығы физикалық түсініктен
алуға болады. Олар логарифм белгісіне
кіреді және оларға дәл анықтау керек
емес.
-ді
классикалық жағынан қарайтын болсақ,
ол атом электронына берілетін максимал
энергия арқасында анықталады. Мұндай
максимал энергия бетпе-бет соқтығысу
кезінде беріледі және мынаған тең:
Оны (1)-ге қойып, 
аламыз.
Квант-механикалық
эффекттерді ескерсек, келесі теңдеу
алынады: 
, мұндағы 
.
шектері атомдағы байланыс энергиясынан анықталады немесе энергия берілу кезінде. Кіші энергия кезінде атом қозуы мүлдем орын алмайды.
Релятивистік
жағдайда құлап бара жатқан бөлшек өрісі
қозғалыс бағытына қарай сығылады. Ал
есе
артады. Бұл өте алыстағы электрондарға
да энергия берілетінін білдіреді.
мәнін келесі формуладан анықтауға
болады: 
,
мұндағы 
заттарды
жұтатын атомдардың орташа ионизациялық
потенциалы.
Ауыр бөлшектердің ионизациялық жоғалтулардың энергиясын дәл есептеу келесі формуламен анықталады:
.
(2)
Егерде зат арқылы ауыр бөлшек емес электрон өтсе (Z=1), онда формула біраз өзгереді. Электрон әсерлесу барысында өзінің бастапқы бағытынан ауытқиды, сонымен қатар кваннтық табиғатқа ие ауыспалы эффект пайда болады.
Осы жағдайда салыстырмалы жоғалту мәні төмендегідей:
Мұнда:
электронның
кинетикалық энергиясы.
(2)-ші теңдеуден энергияның салыстырмалы жоғалуы атом ионизациясына негізгі қорытынды жасауға болады:
-(Ze2) қозғалатын бөлшек заряды квадратына пропорционал
-
ортадағы
электрондар концентрациясы пропорционал
-
жылдамдық
функциясы болып табылады
-ұшпайтын бөлшек массасына байланысты емес және т.с.с.
.
Салыстырмалы ионизациялық жоғалтулардың өлшемдері бөлшектердің жылдамдығына және зарядына тәуелді. Бірдей энергияда салыстырмалы ионизациялық жоғалту электрон үшін протон немесе бөлшекке қарағанда көп есе аз. Мысалы, бірнеше МэВ электронның ионизациялық жоғалтуы, бөлшекке қарағанда шамамен 10000 есе аз. Сондықтан бөлшектің және электронның әртүрлі ену қабілетіне ие. бөлшек ауада тек бірнеше сантиметрде ғана өтеді.