Файл: Григоров, Н. Л.pdf

числе и первичная, растратившая часть энергии в первом взаимо­ действии), обладающие суммарной энергией Е0 — (Ек«)і. Ка­ кая-то из этих вторичных частиц может испытать взаимодействие в некоторой точке 02, в результате чего я°-мезонам будет пере­ дана энергия* (.Е'л°)2- Кванты от этих я°-мезонов дадут некоторую

х, е/смг

Рис. 1.2. Схема развития электромагнитных каскадов в ионизационном к а ­ лориметре. По оси ординат отложена ионизация, по оси абсцисс — глубины мест взаимодействия адронов (см. рис . 1.1). 1, 2, 3 — ионизация, созданная

суммарную каскадную лавину 1?[х), для которой тоже справед­ ливо соотношение (1.2):

(Епо ) 2 = а J 1г (z) dx.

Для любого /-го взаимодействия, сопровождающегося переда­ чей я°-мезонам энергии (E^)j, очевидно, будет выполняться равенство

(Епо )j = а ^ Ij (х) dx.

При каждом взаимодействии вторичных частиц часть энергии будет переходить в электромагнитное излучение (в основном через образование я°-мезонов) и будет происходить деградация энергии отдельных частиц (за счет генерации нескольких адронов при каждом взаимодействии и за счет необратимой потери энергии на образование зг°-мезонов). Схематически этот процесс изобра­ жен на рис. 1.2.

Если бы единственным процессом потери энергии адронов был процесс рождения я°-мезонов, то рано или поздно вся энер­ гия первичной частицы перешла бы в энергию рожденных я°-ме- зонов, т. е. в этом случае

Так как 1{х) = ^Ij(х), то

оо.\-0

Е0 = a j| I(x)dx = a\j I (х) dx,

оо

" П Л И Ч Н А Я НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ

БИБЛИОТЕКА СССР

если толщина поглотителя ионизационного калориметра х0 так

велика, что /(жо) = 0.

Рассмотрим, как зависит доля энергии первичного адронаг перешедшая в электронно-фотонную компоненту, от толщины ионизационного калориметра х0.

Сделаем простейшее предположение, что все сильно взаимо­ действующие частицы, вне зависимости от нх природы, имеют средний пробег для взаимодействия в веществе поглотителя X

п в каждом взаимодействии в среднем теряют одну п ту же долю

Ксвоей энергии на образование я-мезонов (потерями энергии на расщепление ядер пока пренебрегаем). Пусть на глубине х, от­ считанной от верхней грани ионизационного калориметра, спектр

адропов в лавине, образованной первичной частицей с энергией

диссипация энергии адронов происходит (в рамках сделанных

Таким образом, если у всех адронов один и тот же коэффици­ ент неупругости, то для того, чтобы во всем ионизационном ка­ лориметре с толщиной х0 в среднем я°-мезонам передавалось 90% энергии первичной частицы, величина х0 должна удовлетво­ рять условию

= 1 — ехр( — ) = ' '

зонам необходимо учесть различные коэффициенты поглощения нуклонной и пионной компонент адронного каскада. Такой рас­

Выражения (1.7) и (1.8) позволяют определить толщину по­ глотителя в ионизационном калориметре, если задать среднюю долю энергии, которая должна быть передана электронно-фотон­ ной компоненте первичным нуклоном, в зависимости от задаваемо­ го значения коэффициента К неупругостп взаимодействия нукло­ нов с веществом ионизационного калориметра. Так, чтобы было Еа/Е0 — 0,1, необходимо, чтобы xQlk 9 при К = 0,5 и х0/к — = 10,5 при К = 1/3.

с ядром некоторая часть энергии расходуется па расщепление ядра-мишени. В результате расщепления образуются заряжен­ ные тяжелые частицы (протоны, а-частицы) и нейтроны.

В подавляющем большинстве случаев энергия тяжелых частиц невелика — порядка нескольких десятков Мэв. Поэтому заря­ женные продукты ядерного расщепления обладают большой удель­ ной ионизующей способностью и, следовательно, малыми пробе­ гами в веществе.

Нейтроны с энергиями в десятки Мэв и выше свою энергию растратят на расщепление атомных ядер, т. е. на образование сильно ионизующих частиц. Нейтроны с энергиями порядка Мэв и ниже будут захватываться ядрами, в результате чего часть энергии нейтронов и энергии связи нейтрона в ядре будет излу­ чена в виде у-квантов, а часть — продуктами радиоактивного распада — электронами, нейтрино. В этих процессах часть энер-

гии будет ускользать от измерений: энергия, унесенная нейтри­ но, и энергия, выделенная при радиоактивном распаде, который в большинстве случаев будет происходить после того, как закон­ чилось измерение энергии, выделенной первичной частицей в иони­ зационном калориметре. Оценки показывают, что энергия, усколь­

роль ядерных расщеплений в общем процессе потерь энергии, пока будем пренебрегать той частью энергии, которая ускользает от регистрации в ионизационном калориметре.

где НЕ„о — энергия, переданная я°-мезонам во всех взаимо­ действиях, а 2І?я.р. — энергия, потраченная на ядерные расщеп­

обладающий энергией E^>EKVm, рождает т заряженных частиц с одинаковой энергией, получающих суммарно энергию (1 — Кя«) Е, где К** — доля энергии, передаваемой во взаимодействии я°-мезонам;

б) при каждом взаимодействии с ядром на ядерные расщеп­ ления расходуется в среднем энергия Ёп.$., причем, как показы­ вает эксперимент, эта величина практически ие зависит от энер­ гии налетающей частицы, если она превышает — 1 Гэв;

в) при энергии адронов Е ^ Екрт генерация вторичных частиц отсутствует и вся энергия Е растрачивается па ядерные расщепления (согласно экспериментальным данным Ёкр1п: — Ю° зв).

В этом упрощенном рассмотрении в каждом акте взаимодейст­ вия, пока идет процесс генерации вторичных частиц, диссипация энергии происходит в основном за счет передачи энергии я°- мезонам. Это видно из того, что средняя энергия вторичных

Расчет диссипации энергии за счет ядерных расщеплений на основе сделанных предположений приведен в [2]. Он дает выра­ жение для суммарной энергии, потраченной на ядерные расщеп­ ления всеми адронами каскада:

крит (1 - / С о ) * £ ,о» (1.9)

где

(1.10)