Об экспериментальном обнаружении эффекта подавления тормозного излучения релятивистских электронов в тонком слое вещества

Об экспериментальном обнаружении эффекта подавления тормозного излучения релятивистских электронов в тонком слое вещества

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:1999
1. Verfasser: Фомин, С.П.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 1999
Schriftenreihe:Вопросы атомной науки и техники
Schlagworte:
Комптоновское рассеяние и каналирование электронов
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79571
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Об экспериментальном обнаружении эффекта подавления тормозного излучения релятивистских электронов в тонком слое вещества / С.П. Фомин // Вопросы атомной науки и техники. — 1999. — № 1. — С. 116-117. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-79571
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-795712025-02-23T20:08:53Z Об экспериментальном обнаружении эффекта подавления тормозного излучения релятивистских электронов в тонком слое вещества Фомин, С.П. Комптоновское рассеяние и каналирование электронов 1999 Article Об экспериментальном обнаружении эффекта подавления тормозного излучения релятивистских электронов в тонком слое вещества / С.П. Фомин // Вопросы атомной науки и техники. — 1999. — № 1. — С. 116-117. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79571 530.145 ru Вопросы атомной науки и техники application/pdf Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Комптоновское рассеяние и каналирование электронов
Комптоновское рассеяние и каналирование электронов
spellingShingle Комптоновское рассеяние и каналирование электронов
Комптоновское рассеяние и каналирование электронов
Фомин, С.П.
Об экспериментальном обнаружении эффекта подавления тормозного излучения релятивистских электронов в тонком слое вещества
Вопросы атомной науки и техники
format Article
author Фомин, С.П.
author_facet Фомин, С.П.
author_sort Фомин, С.П.
title Об экспериментальном обнаружении эффекта подавления тормозного излучения релятивистских электронов в тонком слое вещества
title_short Об экспериментальном обнаружении эффекта подавления тормозного излучения релятивистских электронов в тонком слое вещества
title_full Об экспериментальном обнаружении эффекта подавления тормозного излучения релятивистских электронов в тонком слое вещества
title_fullStr Об экспериментальном обнаружении эффекта подавления тормозного излучения релятивистских электронов в тонком слое вещества
title_full_unstemmed Об экспериментальном обнаружении эффекта подавления тормозного излучения релятивистских электронов в тонком слое вещества
title_sort об экспериментальном обнаружении эффекта подавления тормозного излучения релятивистских электронов в тонком слое вещества
publisher Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
publishDate 1999
topic_facet Комптоновское рассеяние и каналирование электронов
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79571
citation_txt Об экспериментальном обнаружении эффекта подавления тормозного излучения релятивистских электронов в тонком слое вещества / С.П. Фомин // Вопросы атомной науки и техники. — 1999. — № 1. — С. 116-117. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series Вопросы атомной науки и техники
work_keys_str_mv AT fominsp obéksperimentalʹnomobnaruženiiéffektapodavleniâtormoznogoizlučeniârelâtivistskihélektronovvtonkomsloeveŝestva
first_indexed 2025-11-24T23:24:37Z
last_indexed 2025-11-24T23:24:37Z
_version_ 1849716037097881600
fulltext УДК 530.145 Об экспериментальном обнаружении эффекта подавления тормозного излучения релятивистских электронов в тонком слое вещества С.П.Фомин ИТФ ННЦ ХФТИ, г. Харьков 1. ВВЕДЕНИЕ Тормозное излучение релятивистского электрона формируется в большой пространственной области вдоль импульса частицы. Эта область носит название зоны формирования излучения или длины когерентности lc [1]. Продольный размер этой области быстро увеличивается с ростом энергии частицы lc=2γ2/ω, где γ=ε/m – Лоренц-фактор электрона, ε и m – энергия и масса электрона, ω - энергия излучаемого γ–кванта. При достаточно высоких энергиях электронов длина когерентности может достигать макроскопических размеров и даже превышать размер самой мишени. Существенное влияние на процесс излучения при этом могут оказывать особенности взаимодействия электрона с атомами мишени в пределах длины когерентности. Ландау и Померанчук показали [2], что много- кратное рассеяние релятивистского электрона на атомах среды в пределах длины когерентности процесса тормозного излучения может привести к значительному уменьшению спектральной плотности излучения по сравнению с результатом теории Бете и Гайтлера. Количественная теория этого явления, получившего название ЛПМ-эффекта, была развита Мигдалом на основе метода кинетического уравнения [3]. При высоких энергиях ЛПМ-эффект приводит к существенному подавлению излучения и должен учитываться при проектировании детекторов и защиты для ускорителей сверхвысоких энергий. Недавно на ускорителе СЛАК был выполнен эксперимент по проверке ЛПМ-эффекта [4,5]. Пучок электронов с энергией ε = 25 ГэВ падал на мишени толщины L порядка нескольких процентов радиационной длины X0. Измерялась спектральная плотность γ-излучения в интервале энергий �ω=0.5 500 МэВ для мишеней ряда элементов от углерода до урана. Анализ полученных данных показал хорошее согласие между предсказаниями теории Мигдала [3] ЛПМ-эффекта и экспериментом для относительно толстых мишеней и "неожиданное" поведение спектров излучения в области малых частот для тонких мишеней. Особенно большое расхождение теории и эксперимента наблюдалось для мишени золота толщиной 0.7% X0 [4,5]. Ниже будет показано, что наблюдавшиеся в эксперименте [4,5] отклонения от предсказаний теории Мигдала имеют место в случае, когда не выполняются условия применимости последней. Развитая в [2,3] теория справедлива, если толщина мишени велика по сравнению с длиной когерентности процесса излучения. Анализ противоположного случая проводился ранее в работах [6]. Для количественного описания результатов эксперимента [4,5], однако, нельзя использовать непосредственно формулы работ [6], поскольку они являютя асимптотическими и дают лишь качественное описание эффекта. Количественная теория эффекта подавления тормозного излучения в тонком слое вещества была развита недавно в работe [7]. В настоящей работе на основе численных расчетов спектральной плотности излучения с использованием развитого в [7] подхода проведен анализ полученных в СЛАК экспериментальных данных [4,5]. Показано, что помимо экспериментального подтверждения ЛПМ-эффекта в [4,5] обнаружен эффект подавления тормозного излучения в тонком слое вещества, теоретически описанный в работах [6,7]. 2. МЕТОДИКА РАСЧЕТОВ Для расчетов спектральной плотности излучения релятивистских электронов в тонкой мишени воспользуемся подходом, предложенным в работе [7]. Важным преимуществом этого подхода является существенное упрощение формул для спектральной плотности излучения в интересующем нас случае L<< lc в сочетании с точным учетом многократного рассеяния электронов на атомах мишени на основе теории Мольер и Бете [8]. В этом случае для спектральной плотности тормозного излучения пучка электронов, прошедшего сквозь мишень толщины L, имеем [7]         −+ξ+ξ +ξξ +ξϑϑ π = ω ε ∫ 1)1ln( 1 12)(2 2 2 2 2 2 fde d d , (1) где 2/γ ϑ=ξ и ϑ - угол рассеяния электрона мишенью и функция распределения частиц по углам рассеяния определяется выражением     η−ηη⋅        χ ϑηηη χπ =ϑ ∫ ∞ 44 ln 4 exp 2 1)( 222 0 02 BB Jd B f cc  . 116 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ 1999, № 1. СЕРИЯ: ЯДЕРНО−ФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ (33). Здесь 2422 )/(4 υπ=χ penLZc , n - плотность атомов мишени, Z|e| - заряд ядра атома, p - импульс элект- рона, с=h=1, а величина B определяется из уравнения CBB ac 21)/ln(ln 22 −+χχ=− , pRa /=χ , R - радиус экранировки атома, С= 0,577 - постоянная Эйлера . Отметим, что функция )(ϑf при этом учитывает как многократное, так и однократное рассеяние электронов на атомах мишени. 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ На рисунке представлены результаты теоретических расчетов по формуле (1) и данные эксперимента [4] для мишени золота толщиной 0.7% радиационной длины. Спектральная плотность излучения электронов с энергией 25 ГэВ в золотой мишени толщиною 0.7% радиационной длины. Крестики - данные экспер- имента [4]; гистограммы L-P-M и B-H - результаты Монте-Карло расчетов по теории Ландау- Померанчука-Мигдала и по теории Бете-Гайтлера, приведенные в работе [4]; сплошная линия S-F - результат расчетов по формуле (1). Как видно из рисунка, в различных областях спектра реализуются различные режимы излучения. Так при ω > ωLPM , где ωLPM= 4π 137γ2/X0 - характерная энергия возникновения ЛПМ-эффекта, определяемая условием 122 =ϑγ , излучение описывается формулой Бете-Гайтлера [2]. Для экспериментальных данных, представленных на рис., ωLPM ≈250 МэВ. При ω < ωLPM имеет место подавление тормозного излучения, причем если при ωSF < ω < ωLPM спектральная плотность излучения описывается формулой Мигдала (ЛПМ-эффект), т.е. dε /dω ≈ ω , то при ω ≤ ωSF снова происходит изменение поведения спектра излучения: как следует из формулы (1), спектральная плотность излучения перестает зависеть от ω. Величина ωSF при этом определяется из условия L = lc и в нашем случае составляет ωSF ≈ 40 МэВ (см. рисунок). Наличие характерного «плато» в мягкой части спектра излучения электронов (ω ≤ ωSF) наблюдалось также и для других мишеней [5]. Однако для более толстых мишеней и меньшей энергии электронов область применимости формулы (1) существенно сужается, т.к. при ω ≤ γωp становится существенным еще один механизм подавления излучения, связанный с влиянием поляризации среды на излучение [1]. Тем не менее, сравнение экспериментальных данных [5] с расчетным положением «плато», согласно формуле (1) показывает их удовлетворительное согласие (таблица). Мишень, L СЛАК эксп. 25 ГэВ 1) Теория 1) W, 2% X0 0.025 ± 0.001 0.032 U, 3% X0 0.028 ± 0.001 0.027 U, 5% X0 0.019 ± 0.001 0.021 Au, 0.7% X0 0.066 ± 0.001 0.065 Au, 0.7% X0 0.070 ± 0.005 2) 0.072 2) 1) в тех же единицах, что и на рис. 2) для ε = 8 ГэВ. Обратим внимание на то, что с ростом энергии электронов быстро увеличивается область частот, в которой должен иметь место рассматриваемый эффект. Так при энергии электронов 1 ТэВ для мишени золота толщиной 0.7% Хо, согласно полученным формулам, эффект должен проявляться в области энергий ω < 50 ГэВ. Это обстоятельство необходимо учитывать при подготовке новых экспериментов на ускорителях высоких энергий. Литература 1. Тер-Микаелян М.Л., Влияние среды на электромагнитные процессы при высоких энергиях.- Ереван: Изд-во АН АрмССР, 1969. 2. Ландау Л.Д., Померанчук И.Я., Докл. АН СССР. 92, 535, 735 (1953). 3. Мигдал А.Б., Докл. АН СССР 96, 49 (1954). 4. Anthony P.L. et al., Phys.Rev.Lett. 75, 1949(1995). 5. Anthony P.L. et al., Phys. Rev. D56, 1373 (1997). 6. Шульга Н.Ф., Фомин С.П., Письма в ЖЭТФ. 27, 126 (1978); Phys. Lett. A114, 148 (1986). 7. Шульга Н.Ф.,Фомин С.П. ЖЭТФ. 113,58(1998). 8. Bethe H., Phys. Rev. 89, 1256 (1953). Статья поступила: в редакцию 25 мая 1998 г., в издательство 1 июня 1998 г. 117 1. ВВЕДЕНИЕ 2. методика расЧетов 3. Обсуждение результатов Литература

Ähnliche Einträge