Файл: Иноземцев, Г. Г. Незатылованные шлицевые червячные фрезы-1.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 106
Скачиваний: 0
с процессами, в которых участвуют электроны, из-за большой массы адронов.
Процесс (3.104) преобладает |
в |
энергетических потерях адро |
|
нов в области xh<2-\03. |
При x h |
^ 2 - 10s основным процессом |
|
потерь опять становится синхротронное излучение. |
|||
При более высоких |
энергиях |
(xh |
^ 7 • 104) в игру вступает но |
вый, более мощный процесс—рождение я±-мезонов в магнитном по ле. Следует отметить, что этот процесс обусловлен не электромагнит ными, а сильными взаимодействиями. Роль магнитного поля состоит
только в том, чтобы принять на |
|
||
себя импульс рожденного |
заря |
|
|
женного |
пиона. Процесс (3.106) |
5i ' |
|
подробно |
рассматривался |
в ра |
|
боте [87]. Полученное в ней вы |
|
||
ражение |
для энергетических |
|
|
потерь адрона имеет следующий |
|
||
вид: |
|
|
|
= |
(3.124) |
|
|
где /— константа сильных взаимодействий; — ~ 1. Энергети ческие потери нуклонов на рож дение пионов в магнитном поле показаны на рис. 35 штриховой
Рис. 36. Энергетические потери адро нов в магнитных полях:
/ — потери |
энергии на |
синхротронное |
излу |
||
чение; 2 — на |
р о ж д е н и е |
электрон |
пози - |
||
тронных |
пар; |
3 — на |
р о ж д е н и е пионов. |
||
линией.
Мы рассмотрели в этом разделе вопрос об энергетических поте рях быстрых частиц в магнитном поле. Квантовые аспекты движения заряженных частиц в магнитном поле (например, возможность рож дения других частиц) обусловливают появление необычных эффек тов, резко меняющих свойства частиц в сильных магнитных полях. Подобные эффекты должны играть важную роль в физике процес сов, происходящих в космических объектах с сильными магнитными полями—замагниченных нейтронных звездах (Н да 1012 э) и белых
карликах |
[88, 89](Н да 108 э). |
Сильные |
магнитные |
поля приводят |
||
к полной |
перестройке |
атомов |
[90—93], |
оказывают |
существенное |
|
влияние |
на процессы |
переноса излучения в нейтронных звездах |
||||
[94, 95] и даже меняют свойства радиоактивных |
р-распадов [96].. |
|||||
Эти вопросы изложены в обзоре [96]. |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
§ 3.5. |
|
АННИГИЛЯЦИЯ НУКЛОНОВ И |
АНТИНУКЛОНОВ |
||||
Взаимодействие нуклонов и антинуклонов может привести к пре образованию полной энергии этих частиц в энергию электронов (позитронов), нейтрино (антинейтрино) и фотонов по схеме
145
N4-N-+nn |
+... ; |
n±-^Li± + v; |
(3-125) |
|
|
~ |
n°-+2y. |
J |
|
^ i - ^ e i - f - v + v; |
|
|||
Первый процесс называют |
аннигиляцией нуклонов и антинуклонов. |
|||
Интерес к процессу (3.125) вызван, в первую очередь, вопросом о существовании антивещества во Вселенной. Наиболее эффектив ное средство изучения возможности присутствия антивещества во Вселенной — это регистрация продуктов аннигиляции вещества и антивещества (у-квантов и, возможно, нейтрино). В настоящем разделе рассмотрены только характеристики процесса аннигиляции
— сечения и спектры вторичных частиц.
В табл. 18 приведены экспериментальные значения сечения анни гиляции в диапазоне энергий антипротона в Л-системе от 25 Мэв до 7 Гэв. Из таблицы видно, что произведение сечения на скорость v с частиц в Ц-системе почти постоянно в широком интервале энергий.
|
|
|
|
Т А Б Л И Ц А 18 |
||
Сечение |
аннигиляции |
протонов и |
антипротонов |
|||
ергия Ept Мэв |
Сечение |
мбарн |
v c l c |
а а vcjc. |
Л и т е р а т у р а |
|
мбарн |
||||||
|
|
|
|
|
||
25—40 |
192±34 |
|
0,13 |
25 |
[97] |
|
45 |
175±45 |
|
0,15 |
26 |
[98] |
|
40—55 |
155±27 |
|
0,16 |
25 |
[97] |
|
55—80 |
118±26 |
|
0,20 |
24 |
[97] |
|
90 |
101 ± 9 |
|
0,22 |
22 |
[98] |
|
145 |
9 9 ± 8 |
|
0,28 |
28 |
[98] |
|
245 |
6 6 ± 6 |
|
0,36 |
24 |
[98] |
|
7000 |
2 3 , 6 ± 3 , 4 |
|
1 |
24 |
[99] |
|
Это |
согласуется с теоретической |
моделью [100], в которой |
нуклон |
|
и антинуклон взаимодействуют |
как поглощающие сферы |
радиуса |
||
г v: |
|
|
|
|
|
oA^ncrf,/vc, |
г р = 0,87- Ю - 1 3 см. |
(3.126) |
|
> |
Соотношение (3.126) справедливо в области энергий |
Ev> |
||
ссМс 2 ~ 10 Мэв. При более низких энергиях начинает сказывать |
||||
ся влияние кулоновского притяжения между протоном и антипро
тоном, приводящее к увеличению сечения [1]: |
|
||
а л = ^ 1 _ с . |
n a c l V c |
. |
(3.127) |
vc |
1 —exp (—nac/vc ) |
|
|
Аннигиляция протонов и антипротонов в холодном газе, со стоящем из нейтральных атомов (или молекул) водорода Н и анти водорода Н, проходит весьма сложно. Кинетика этого процесса рас сматривалась в работе [101]. В ней показано, что в холодном газе
146
(10 3 |
эв < Ен < 1 эв) основным процессом аннигиляции является |
|
реакция |
|
|
|
H + H = n p + Ps |
(3.128) |
(Пр |
— атом, состоящий из протона и антипротона). |
Сечение этой |
реакции с погрешностью до 20% аппроксимируется |
выражением |
||||||
а н Т з = 5-10-1 8 (с/ос )°.6 4 |
см2. |
|
|
(3.129) |
|||
Окончательно зависимость сечения аннигиляции нуклонов и ан |
|||||||
тинуклонов от энергии представим в следующем виде [1]: |
|
||||||
to^c/vj, |
|
Ер^уЮМэв; |
|
|
|||
°А (vc) = о 2 (с/ vc)\ |
10 Мэв » |
Ер |
> 1 эв; |
(3.130), |
|||
{a3(clvc)°-6\ |
1 эв » |
Ер |
> |
10~3 |
эв, |
|
|
где |
|
см2; |
|
|
|
|
|
а^-2,4-10-2 6 |
|
|
|
|
|
||
а2 = 5,5-10-2 8 |
сж2 ; |
|
|
|
|
(3.131) |
|
а, = 5.0-10"18 |
см2. |
|
|
|
|
|
|
Основной тип образующихся при аннигиляции частиц — пионы (табл. 19). При расчетах спектров вторичных частиц можно пренеб речь вкладом всех остальных частиц, кроме пионов.
Т А Б Л И Ц А 19
Множественность вторичных частиц, образующихся при аннигиляции протонов
иантипротонов
Ч а с т и ца |
С р е д н е е число |
о б р а з у ю щ и х с я частиц |
1С 3 , 9 4 ± 0 , 0 3
Р( 2 , 5 ± 0 , 6 ) - Ю - 1
(О |
( 4 , 5 ± 0 , 7 ) . 1 0 - 2 |
|
|
|
|
11 |
( 1 , 4 ± 0 , 5 ) - 1 0 - 2 |
Рис. 37. |
Спектр фотонов, |
||
КК |
( 3 , 3 ± 1 , 6 ) - 1 0 |
- 2 |
образующихся |
при анни |
|
КК", КК* |
( 8 , 8 ± 1 , 8 ) - 1 0 |
- 3 |
гиляции |
нерелятивистских |
|
к* к* |
( 3 , 9 ± 0 , 7 ) - 1 0 - 3 |
нуклонов |
и |
антинукло |
|
|
нов [1] . |
||||
|
|
|
|
||
Для численного расчета спектров вторичных частиц можно ис пользовать распределение пионов по энергиям, вычисленное в рам ках статистической теории [1]*. Спектр фотонов / v (Еч) связан со-
*0 статистическом подходе к анализу аннигиляции антинуклонов см. работу [102].
147
спектром пионов fn (Ея) соотношением [1]
со
(3.132)
Вычисленный по этим соотношениям спектр фотонов представ лен на рис. 37.
Характерная особенность спектра вторичных частиц — макси мум при малых энергиях частиц (около 70 Мэв для фотонов, около 35 Мэв для электронов и нейтрино, § 3.1) и медленный спад в сторо ну больших энергий. Средняя энергия фотонов, образующихся при аннигиляции нерелятивистских нуклонов, равна 190 Мэв; при каж дом акте аннигиляции образуется в среднем 2,6 фотона.
Сп и с о к л и т е р а т у р ы
1.Stecker F. W. Cosmic Gamma-Rays. Washington, NASA, 1971.
2.Шкловский И. С. «Астрон. ж.», 1970, 47, с. 742.
3.Wroblewski A. High Energy Physics. Киев, «Наукова думка», 1972.
4. Мурзин В. С , Сарычева Л . И. Космические лучи и их взаимодействие.
М., Атомиздат, 1968.
5.Гинзбург В. Л., Сыроватский С. И. Происхождение космических лучей.
М., Изд-во АН СССР, 1963.
6.Ann . Rept. CERN, Geneva, 1972.
7.Дремин И. М., Ройзен И. И., Чернавский Д. С. «Успехи физ. наук», 1970, 101, с. 385.
8.Fermi Е. Progr. Theor. Phys., 1950, 5, p. 570.
9.Ландау Л . Д. «Изв. АН СССР. Сер. физ.», 1953, 17, с. 51.
10.CERN Courier, 1972, 12, р. 169.
11.Дайбог Е. И., Никитин Ю. П., Розенталь И. Л . «Ядерная физика», 1972, 16, № 6, с. 1314.
12.Милехин Г. А., Розенталь И. Л . Suppl. Nuovo cimento, 1958, 8, p. 770.
13.Бугаев Э. В., Котов Ю. Д., Розенталь И. Л. Космические мюоны и нейтри но. М., Атомиздат, 1970.
14.Feynman R. P. Phys. Rev. Lett., 1969, 23, p. 1415.
15. Гурвиц С. А. Дайбог Е. И., Розенталь И. Л . «Ядерная физика», 1971, 14, с. 1268.
16.Hagedorn R. Astronom. and Astrophys., 1970, 5, p. 184.
17.Зельдович Я. Б., Новиков И. Д. Релятивистская астрофизика. М., «Наука», 1967.
18. Гаррисон Е. и др. Теория гравитации и гравитационный коллапс. Пер.
сангл. М., «Мир», 1967.
19.Розенталь И. Л., Шукалов И. Б. Электроны и фотоны в расширяющейся Вселенной. М., Изд. МИФИ, 1968.
20.Lohrtnan Е., Teucher М., Schein М. Phys. Rev., 1961, 122, p. 672.
21. Carlson A. G., Hooper J. E., King D. T. Philos. Mag., 1950, 41, p. 701.
22.Stecker F. W. Astrophys. J., 1969, 157, p. 507.
23.Stecker F. W. Astrophys. Space Sci., 1970, 6, p. 377.
24.Bethe H . , Heitler W. Proc. Roy. Soc, 1934, A146, p. 83.
25.Gluckstern R. L . , Hull M . H . Phys. Rev., 1953, 90, p. 1030.
26.MacMaster H. Rev. Mod. Phys., 1961, 33, p. 8.
27.BIumenthalG. R. Phys. Rev., 1970, Dl , p. 1596.
28.Зацепин Г. Т. «Докл. АН СССР», 1951, 80, с. 577.
148