Файл: Иноземцев, Г. Г. Незатылованные шлицевые червячные фрезы-1.pdf

Механизмы образования электромагнитного излучения при вза­ имодействии адронов с электронами среды весьма разнообразны. Рассмотрим три из них: 1) образование излучения при захвате электрона медленным ядром; 2) тормозное излучение б-электронов, рожденных адроном в процессах

3) тормозное излучение, возникающее в момент образования б-элект­ ронов:

Захват электрона медленным ядром. Если скорость тяжелой частицы с зарядом Z сравнима со скоростями атомных электронов

то становится возможным процесс захвата частицей электрона, ко­ торый в дальнейшем может быть вновь потерян. Теория этого про­ цесса довольно сложна и в настоящее время еще не имеет закончен­ ного вида*. Отметим, что сечение процесса захвата электрона при скоростях частицы, по порядку величины равных скоростям атом­ ных электронов, близко к площади боровской орбиты:

При увеличении скорости частицы сечение захвата очень быстро па­ дает. Захват электрона сопровождается каскадом электромагнитных переходов:

при которых испускаются излучения с характерными атомными час­ тотами. При захвате электрона голым ядром энергия испускаемых квантов по порядку величины определяется соотношением

В табл. 16 приведены основные характеристики процесса захвата электрона ядрами с различными Z: энергии перехода 2Р — IS и энергии ядер со скоростями, равными скоростям атомных элект­ ронов.

Излучение, возникающее при захвате электронов субкосмичес­ кими тяжелыми ядрами, рассматривалось как возможный источник

136

фонового излучения в рентгеновском диапазоне от нашей Галактики [70]. Спектр излучения от процесса (3.82) весьма характерен: он дол­ жен состоять из нескольких линий, соответствующих переходам в наиболее распространенных элементах (С, N, О, Fe), размытых изза допплеровского уширения. Ширина линий приближенно опреде­ ляется соотношением

Образование 6-электронов. Вероятность dW(, (Ек, Ее) образова­ ния электрона с энергией в интервале Ее, Ее + dEe протоном с энер­ гией Ек на пути в 1 г/см2 определяется выражением [71]

137

Теперь вычислим спектр генерации электронов, образованных косми­ ческими частицами. Зададим спектр последних, как обычно, в сте­ пенной форме:

где в — ступенчатая функция и Ек — кинетическая энергия прото­ нов.

Спектр б-электронов имеет вид

Из (3.90) и (3.91) следует, что число образованных б-электронов определяется потоком космических лучей и, в частности, сильно за­ висит от значения £,; ш ш . Для последующих расчетов нужно опреде­ лить энергетический спектр Ре (Ее) электронов в пространстве, если спектр генерации определяется соотношением (3.90). Точное выраже­ ние для Ре (Ее) имеет вид

со

Число фотонов с энергией в интервале (Еу, Еу + dEy), образую­ щееся в 1 см3 за секунду, связано с потоком электронов Ре (Ее) соот­ ношением

СХ)

где аь — сечение тормозного излучения (см. § 2.3).

138

Приближенное выражение для вероятности тормозного излуче­ ния на пути в 1 г/см2 имеет вид*

Используя введенные соотношения (3.88)—(3.97), можно полу­ чить светимость источников у-квантов и вычислить интенсивность излучения в заданном спектральном интервале.

Для иллюстрации оценим поток рентгеновских квантов, образо­ ванных космическими лучами в Галактике. Минимальное число квантов получается при допущении, что спектр космических лучей в Галактике имеет ту же форму, что и на границе атмосферы. Тогда

Этот поток существенно определяется величиной £„.„„„; напри­ мер, если £ к . м и н ~ Ю Мэв, то величина потока возрастает примерно на четыре порядка.

Взаключение коротко остановимся на возникновении излучения

впроцессе (3.79). Физически процесс заключается в излучении элект­ рона, который ускоряется вследствие соударения с тяжелой части­ цей. В нерелятивистском случае эту задачу можно рассмотреть клас­

сически. Тогда для энергетического распределения квантов Т (Еу), образованных протоном с энергией Ек в процессе (3.79), можно запи­ сать следующее выражение:

F

е макс

139