Nazariy fizika kafedrasi atom yadrosi va elementar zarralar fizikasi

Elektronlarning (pozitronlarning) modda bilan ta’siri

Zaryadlangan zarralar muhit orqali o‘tganda o‘z energiyasini muhit atomlari bilan to‘qnashishi jarayonida yo‘qotadi. Zaryadlangan zarra atom elektronlari bilan elektromagnit o‘zaro tasir tufayli atomlarni uyg‘otishi yoki ionizatsiyalashi mumkin. Elektron kabi yengil zaryadlangan atom yadrosi va elektronlarning kulon maydonida kuchli sochilishi mumkin.
Yengil zaryadlangan zarralar atomlarning yadrolari yoki elektronlari maydonida tormozlanishi natijasida o‘z energiyasining bir qismini yo‘qotishi mumkin. Bunday jarayon radiatsion tormozlanish deb ataladi. Radiatsion tormozlanish natijasida radiatsion nurlanish yuz beradi. Radiatsion nurlanishning (masalan, tormozlanish rentgen nurlanish) energiya spektri uzluksiz bo‘ladi.
Yuqori energiyali zaryadlangan zarralar muhit orqali o‘tganda Vavilov-Chyerenkov nurlanishi deb ataluvchi nurlanish hosil qiladi. Zarra tezligi shaffof muhitda yorug‘likning fazoviy tezligidan katta bo‘lganda Vavilov-Chyerenkov nurlanish hosil bo‘ladi. Vavilov-Chyerenkov nurlanishi zaryadlangan zarra yo‘nalishida malum burchak ostida tarqaladi va tarqalish burchagi quyidagi shartdan topiladi:

Bu yerda n - shaffof muhitning sindirish ko‘rsatkichi, c zarraning nisbiy tezligi. Masalan suv uchun _max=1/1.33 bo‘lgani uchun zaryadlangan zarra tezligi =0,75 bo‘lgandagina Vavilov-Chyerenkov nurlanishi hosil bo‘ladi. Tezligi =0,75 bo‘lgan elektronning kinetik energiyasi:

formulaga ko‘ra 0,26 MeV ga teng. Demak kinetik energiyasi 0,26 MeV dan katta bo‘lgan elektronlar suv orqali o‘tganda Vavilov-Chyerenkov nurlanishi hosil bo‘ladi.
Nisbatan kichik energiyalarda elektronlar o‘z energiyasini asosan muhit atomlarini ionizatsiyalash va uyg‘otishga sarflaydi. Kritik energiya deb ataluvchi energiya qiymatida ionizatsion yo‘qotish va radiatsion yo‘qotishlar qiymati teng bo‘ladi. Elektron uchun kritik energiya muhit atomlarining tartib nomeriga teskari mutanosib bo‘lib, quyidagi formuladan aniqlanadi:

Masalan, suv uchun z=8 deb olsak, (E_e)_kr =100 bo‘ladi.
Klassik elektrodinamikaga ko‘ra a tezlanish bilan harakatlanayotgan zarraning radiatsion tormozlanishi natijasida hosil bo‘lgan radiatsion nurlanish energiyasi
bo‘ladi. Tezlanish esa zaryadlangan zarraning massasiga teskari mutanosib bo‘lgani uchun bir xil muhitda proton hosil qilgan radiatsion nurlanish energiyasi elektronnikidan 3.510⁶ marta kam bo‘ladi. Yuqori energiyalarda elektron uchun radiatsion nurlanish muhim ahamiyatga ega bo‘ladi. Beta-yemirilishda hosil bo‘luvchi kichik energiyali elektronlar yengil muhit (masalan, alyuminiy) orqali o‘tganda o‘z energiyasini asosan muhit atomlarini ionizatsiyalash uchun yo‘qotadi. Zarra bir uzunlik birligiga teng bo‘lgan masofani bosib o‘tganda ionizatsiya uchun yo‘qotgan energiyasi solishtirma ionizatsion yo‘qotish deb ataladi va u elektron uchun quyidagi Bor formulasi bilan aniqlanadi.

Bu yerda E_e - relyativistik elektronning kinetik energiyasi, n_e - muhit elektronlarning konsentratsiyasi,  - elektronning tezligi, I - muhit atomlarining o‘rtacha ionizatsion potensiali.
Zarralarning muhitda bosib o‘tgan yo‘li zarraning energiyasiga bog‘liq. Berilgan zarra va muhit uchun solishtirma ionizatsion yo‘qotish faqat zarraning kinetik energyasiga bog‘liq.

Agar (E) malum bo‘lsa, zarraning muhitda bosib o‘tgan yo‘lni topish mumkin:

Zarraning muhitda bosib o‘tgan yo‘li uzunlik birliklarida yoki g/sm² larda o‘lchanish mumkin va bu yerda
R(g/sm²)=R(sm)(g/sm³) bo‘ladi.
Shunday qilib, zarraning muhitda bosib o‘tgan yo‘li zarra kinetik energiyasining funksiyasidir. Shuning uchun zarraning biror muhitda bosib o‘tgan yo‘lini o‘lchab, uning kinetik energiyasini topish mumkin.
Zarraning muhitdagi to’la yo‘lini yutuvchi muhitning qalinligini o‘lchash yo‘li bilan ham aniqlash mumkin. Lekin bu yengil zarralar ayniqsa, og‘ir elementlardan iborat muhit orqali o‘tganda og‘ir yadrolarning kulon maydonda ko‘p karrali sochilishi tufayli, zarra trayektoriyasining to‘g‘ri chiziqdan chetlanishini e’tiborga olish kerak.