5.6. Ядролық әрекеттесулер.

Ядролық әрекеттесулер есебінен энергия жоғалту, ядролық күштерде шашырау, ядролық реакциялар – тек күшті әрекеттесетін бөлшектер үшін (π-мезондар және жоғары энергиялы протондар) ерекше мәнге ие. Радиоактивті ыдырау кезінде түзілетін α және β сәулеленулер ядролық әрекеттесулерге ұшырамайды.

Ядролық күштер қысқамерзімді әрекеттесушілер болғандықтан, бөлшек ядроға (ядро радиусына) шамамен см ге жақындау керек. Ионизациялық жоғалтуға тән параметр . Солардың және өзге физикалық құбылыстың мүмкіншілігі эффектифті қию арқылы анықталады. Сондықтан ядролық күштермен шартталған әрекеттесу үшін см², ал ионизациялық жоғалту үшін см², және олардың қатынасы . Яғни 10⁷-10⁸ соқытғыстың біреуінде ғана ядролық реакция жүреді. Осылайша ядролық реакцияның өте сирек кездесетінін, тіпті жоғары энергиялы бөлшектер үшін де сирек кездесетінін білуге болады.

Алайда әрбір ядролық реакция кезінде бөлшек өз энергиясының бір бөлшегін жоғалтады.

Вавилов-Черенков сәулеленуі. Зарядталған бөлшек диэлектрик ішінде белгілі бір жылдамдықпен қозғала, өзінің жолында өз атомдарының локальды поляризациясын түзеді. Поляризацияланған атомдар зарядталған бөлшек кетісімен өзінің бастапқы қалпына қайтып келеді және электромагниттік толқындар шығарады. Белгілі бір жағдайларда осы толқындар қабатталады және сәулелену байқалады. Осы құбылыс Вавилов-Черенков құбылысы деп аталады.

Черенковский сәулеленуінің пайда болуы параходтан кейін қалатын толқындарға немесе дыстан астам жылдамдыққа ие самолеттен кейін қалатын соқпа толқынға ұқсас.

ν дан ν+dνға дейінгі жиіліктегі, βс жылдамдыққа ие бірлік зарядқа ие бөлшетердің траекториясы бұрыш арқылы шығарылатын, сыну ортасының көрсеткішін n қатынас арқылы N фотон санын табады. Мұны Франк және Тамм ойлап тапты.

5.7. Бөлшектердің ядролармен кулондық әрекеттесуі.

Бөлшектердің ядролармен әрекеттесу механизмі дәл ионизациялық тежелу механизміне ұқсас. Зарядталған бөлшектің атом арқылы, ядроға жақын ұшып өткенде ядроға кулондық күштер есебінен энергияның берілуі жоғары емес. Бөлшек траекториясының турасызықтыдан өзгеше болғанына қарамастан (2) ші формуланы қолданамыз. Осы жағдайда ұшып өтетін бөлшек массасы ядро массасынан аз , күш және ядроға берілетін импуль осы жағдайда Z_я есе артық, бірақ ядро массасы электрон массасынан А ға артық. Сондықтан да ядро жылдамдығының өсімі аз болады.

Бөлшектердің ядролармен және электрондармен бірлік соқтығысуы арқылы берілетін энергия қатынасы төмендегідей:

Шамамен А = 2Z_Я ға тең деп аламыз.

Ядро зат құрамында электрондардан Z_Я есе аз болғандықтан, ядролық кулондық жоғалту электрондық жоғалтулар ионизациясының қатынасы:

Яғни ядролармен соқтығысудан болған жалпы энергиялық жоғалтулар маңызды емес. Алайда соқтығысулар бөлшектердің шашырауына алып келеді.

Ядроның кулондық күші әсерінен құлап бара жатқан бөлшектің ауысу бұрышы үшін классикалық механика келесі байланысты береді ( ):

.

Реляивистік жағдайда:

(кіші бұрыштар үшін ).

Зат арқылы бөлшектер өткенде (әсіресе электрондар) көптеген шашырауға ұшырайды.

Дәріс 9