Главная » Все файлы » Просмотр файлов из архивов » Файлы формата DJVU » И.М. Капитонов - Введение в физику ядра и частиц

И.М. Капитонов - Введение в физику ядра и частиц, страница 45

DJVU-файл И.М. Капитонов - Введение в физику ядра и частиц, страница 45 Физика (2619): Книга - 4 семестрИ.М. Капитонов - Введение в физику ядра и частиц: Физика - DJVU, страница 45 (2619) - СтудИзба2019-05-09СтудИзба

Описание файла

DJVU-файл из архива "И.М. Капитонов - Введение в физику ядра и частиц", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физика" из 4 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. .

Просмотр DJVU-файла онлайн

Распознанный текст из DJVU-файла, 45 - страница

Махсимальные энергии космических лучей - 10" эВ, т. е. на много порядков превосходят энергии, доступные современным ускорителам (в 101з зВ). Поэтому изучение космических лучей играет важную роль не только в физике космоса, но также и в физике элементарных частыц. Ряд элементарных частил впервые был обнаружен именно в космических лучах (позитрон — Андерсон, 1932 гй мюон (д) — Неддермейер и Андерсон, 1937 г.; пион (к) — Пауэлл, 1947 г.). Хотя в состав космических лучей входят не только заряженные, но ы нейтральные частицы (особенно много фотонов ы нейтрино), космическымы лучами обычно называют заряженные частицы.

При обсуждении космических лучей следует уточнять, о каких именно лучах идет речь. Различают следующие типы космических лучей: 1. Галактические космические лучи — космические частицы, приходящие на Землю из недр нашей Галактыки. В их состав не входят частицы, генерируемые Солнцем.

2. Солнечные космические лучи — космические частицы, гекерируемые Солнцем. Поток галактических космических лучей, бомбардырующих Землю, примерно изотропен и постоянен во времени и составляет в 1 частица/смз с (до входа в земную атмосферу). Плотность энергии галактических космических лучей ю 1 эВ/смз, что сравнимо с суммарной энергией электромагнитного излучения звезд, теплового движения межзвездного газа и галактического магнитного поля. Таким образом, космические лучи — важный компонент Гелактихи. Состое галактических космических лучей: 1.

Ядерная компонента — 87% протонов, 12% ядер гелия, 1% более тяжелых ядер (т.е. примерно соответствует распространенности ядер во Вселенной). 2. Элект»роны. Их число т 2% от числа ядер. 3. Позитроны. Их число ы 10% от числа электронов. 4. Антиадроны (антипротоны) составляют 10 ч протонов. Лекция 16 286 Энергии галактических космических лучей охватывают огромный диапазон — не менее 16 порядков (10е-10з' эВ). Их поток для частиц с Е > 10о эВ быстро умекьшается с ~остом энергии.

Спектр ядерной компоненты в области 101о-10 а эВ подчиняется выражению п(Е) =поЕ ', (1Б.Б) где по — константа, у е 2 1 при Е < 10ы зВ и в 3 при Е > > 10ы Я3. Энергетический спектр ядерной компоненты показан на рн~ЛБ.6. 1с-1о 1О" сгоесорнмй поток, Поток частиц сверхвы1о' чиано одао/омо.с со Гов соках энергий крайне мап. Так, на площадь 10кмз за 'год попадает в среднем не более анной частицы с энергииолом ей > 10зе эВ.

Характер спект! ра электронов с энергиямн > 10зэВ аналогичен привею-" денному на рис.16.6, Поток гелактических космических лучей не менялся в течение по крайней, мере 1 млрд лет. Галактические космичесн,ов кис лучи, очевидно, имеют не тепловое происхождение. Пействительно, максимальные температуры (сз 10 К) май компоненты космвиаскиз лучей достигаютсе в пентре звезд. При этом энергия теплового движения частил в 10оэВ.

В то же время частицы галактических космических лучей, достнгающнх окрестности Земли, в основном имеют энергии > 10а эВ. Есть веские основания полагать, что космнческие лучи генерируются, главным обрйзом, вспьппками горяновых (другие источники космических лучей —.' пудьсарЫ, радиогалактики, квазары). В нашей Галактике взрывы сверхиовьпс происходят в среднем не реже одного раза в 100 лет. Легко подсчитать, что для поддержания наблюдаемой плотности энергии космических 287 лучей (1 эВ/смз) достаточно им передавать всего несколько цроцентов мощности взрыва. Выбрасываемые при вспышках сверхновых протоны, более тяжелые ядра, электролы и позитроны далее ускоряются в спецнфическях астрофизических процессах (о ввх будет сказано ниже), приобретал энергетические характеристики, присущие космнческнм лучам.

В составе космических лучей практнчески нет метагалактическнх лучей, т.е. попавших в нашу Галактику извне. Все наблюдаемые свойства космических лучей можно объяснить всходя нз того, что они образуются, накапливаются н длительное время удерживаются в нашей Галактике, медленно вытекая в межгалактическое пространство. Если бы космические частицы двигались прямолинейно, они вышли бы за пределы Галактики через несколько тысяч лет после своего вознвквовенвя. Столь быстрая утечка привела бы к невосполнимым потерям и резкому снижению интенсивности космических лучей. На свмом деле наличие межзвездного магнитного поля с сильно запутанной конфигурацией силовых ливий заставляет зарюкеввые частицы двигаться по сложным траекториям (это дввжевне напоминает днффузвю молекул), увеличивая время пребывания этих частиц в Галактике в тысячи раз. Возраст основной массы частиц космических лучей оценивают в десяткв миллионов лет.

Космические частицы сверхвысоких энергий отклоняются галактическим магнитным полем слабо и сравнительно быстро покидают Галактику. Этим, возможно, объясняется излом в спектре космических лучей при энергии 3 ° 10'з эВ. Остановимся очень кратко на проблеме ускорения космических лучей. Частицы космвческих лучей двигаются в разряженной и электрически нейтральной космической плазме. В ней нет значительных электростатических полей, способных ускорять заряженные частицы за счет разности потенциалов между различными точками траектории. Ыо в плазме могут возникать электрические поля индукционного н импульсного типа. Так индукционное (внхревое) электрическое поле появляется, как известно, прв увеличении напряженности магнитного поля со вре.

менем (так называемый бетатронный эффект). Ускорение частиц может быть также вызвано вх взавмодействнем с электрическим полем плазменных волн в областях с ивтенснвной турбулентностью плазмы. Существуют и другие механизмы ускорения, на которых мы не имеем возможности останавливаться 288 Лекчия 15 в данном курсе. Более детальное рассмотрение показывает, что предложенные механизмы ускорения способны обеспечить рост энергии заряженных частиц, выброшенных при взрывах сверхновых, с 10з до 10з' эВ.

Заряженные частицы, испускаемые Солнцем, — солнечные космические лучи — весьма важный компонент космического излучения, бомбардирующего Землю. Эти частицы ускоряются до высоких энергий в верхней части атмосферы Солнца во время солнечных вспышек. Солнечные вспышки подвержены определенным временнйм циклам. Самые мощные повторяются в среднем через 11 лет, менее мощные — через 27 дней, Мощные солнечные вспышки могут увеличить поток космических лучей, падающих на Землю со стороны Солнца, в 10е раз по сравнению с галактическим. По сравнению с галактическими космическими лучами в солнечных космическвх лучах больше протонов (до 98-99% всех ядер) и соответственно меныпе ядер гелия (и 1.5%). В вих практически нет других ядер.

Содержание ядер с Я' > 2 в солнечных космических лучах отражает состав солнечной атмосферы. Энергии частиц солнечных космических лучей меняются в ивтерваяе 10з-10м эВ. Их энергетический спектр имеет вид степенной функции (15.5), где 7 — уменьшается от 7 до 2 по мере уменьшения энергии. Все приведенные выше характеристики космических лучей относятся к космическим частицам до входа в атмосферу Земли, т.е. к так называемому переичкому космическому изяцчекию. В результате взаимодействия с ядрами атмосферы (главным образом, кислородом и азотом) высокознергичные частицы первичньпс космических лучей (прежде всего протоны) создают большое число вторичных частиц — адронов (пионов, протонов, нейтронов, автинуклонов и т.д.), лептовов (мюоиов, электронов, позитронов, нейтрино) и фотонов.

Развивается сложный многоступенчатый каскадный процесс. Квветвческая энергия вторвчвых частиц расходуется.в основном ва воввзацвю атмосферы. Толщина земной атмосферы около 1000г/смз. В то же время пробеги высокоэвергвчвых протонов в воздухе 70-80 г/смз, а ядер гелия — 20-30г/смз. Таквм образом, нысокознергичный протон может испытать до 15 столкновений с ядрами атмосферы и вероятность дойти до уровня моря у первичного протона крайне мала.

Первое столхновевие происходит обычно на высете 20 км. 289 Лептоны и фотоны появляются в результате слабых н электромагнитных распадов вторичных адронов (главным образом, пионов) и рождения 1-квантамн е е+-пар в кулоновском поле ядер: тг -+ 27, я~ -у уст+ и„(й„), ядро+ 7 -+ ядро+ е + е+. Таким обрезом, вместо одной первичной частицы возникает большое число вторичных, которые делят на адронную, мюонную и электронно-фотонную компоненты. Лавинообразное нарастание числа частиц может привести к тому, что в максимуме каскада их число может достигать 10е-10 (при энергии первичного протона > 10'а эВ). Такой каскад покрывает большую площадь (много квадратных километров) н называется широким атмосферным лизнем (рис. 15.7).

галактические кссмические лучи Рис. 15.7 После постижения максимальных размеров происходит затухание каскада в основном за счет потери энергии на ионизацию атмосферы. Поверхности Земли достигают в основном релятнвнстские мюоны и нейтрино. Сильнее поглощается электронно-фотонная компонента и практически полностью «вымирает» адронная составляющая каскада. В целом поток частиц космических лучей на уровне моря примерно в 100 раз меньше потока первичных космических лучей, составляя около 0.01 частицы/смк.

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
4980
Авторов
на СтудИзбе
471
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее