Диссертация (1149156), страница 9
Текст из файла (страница 9)
2.13: Ñå÷åíèå ÐÄÝÇ σ1s1säëÿ ñòîëêíîâåíèÿ U92+ +Ar êàê ôóíêöèÿ îò ýíåðãèèíàëåòàþùåãî ýëåêòðîíà [29] (÷åðíàÿ êðèâàÿ). ×åðíàÿ òî÷êà ñî ñòðåëêîé îòâå÷àåò âåðõíåéãðàíèöå ýêñïåðèìåíòà ïðè êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè ÿäðà óðàíà 297 MeV/u, ÷òî ñîîòâåòâóåòýíåðãèè íàëåòàþùåãî ýëåêòðîíà 161 keV. [31].Èç ýòèõ ãðàôèêîâ ñëåäóåò, ÷òî äëÿ òîãî, ÷òîáû óâåëè÷èòü ñå÷åíèå äâóõýëåêòðîííîãî çàõâàòà, íåîáõîäèìî óìåíüøèòü ýíåðãèþ íà÷àëüíîãî ýëåêòðîíà. Íî ýòî íå òàê ïðîñòî ñäåëàòü ýêñïåðèìåíòàëüíî, òàê êàê êèíåòè÷åñêàÿýíåðãèÿ èîíà â ýêñïåðèìåíòå ïîäáèðàåòñÿ èñõîäÿ èç ìíîæåñòâà óñëîâèé.  ñå71÷åíèå ÐÄÝÇ ñâîéñòâà ìèøåíè âõîäÿò â âèäå ôàêòîðà, êîòîðûé îäèíàêîâûéäëÿ äâóõ ðàçëè÷íûõ ýíåðãèé íà÷àëüíîãî ýëåêòðîíà.
Âçÿâ ýòî îòíîøåíèå,âîçìîæíî èñêëþ÷èòü ýòîò ôàêòîð, è, èçìåðèâ íà ýêñïåðèìåíòå äâà ñå÷åíèÿïðè ðàçíûõ ýíåðãèÿõ, ñðàâíèòü ñ òåîðåòè÷åñêèìè ðàñ÷åòàìè. Íà äàííûé ìîìåíò âñå ïðîâåäåííûå ýêñïåðèìåíòû èìåëè ìåñòî òîëüêî äëÿ îäíîé ýíåðãèè,ïîýòîìó ñðàâíèòü òåîðåòè÷åñêîå îòíîøåíèå ñå÷åíèé, êîòîðîå ìîæíî èçâëå÷üèç íàøèõ ðàñ÷åòîâ, ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûì îòíîøåíèåì íå ïðåäñòàâëÿåòñÿâîçìîæíûì.2.2.9ÂûâîäûÑðàâíåíèå ðåçóëüòàòîâ òåîðåòè÷åñêîãî ðàñ÷åòà ñå÷åíèÿ ÐÄÝÇ è ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ãîâîðÿò î òîì, ÷òî åñòü íåêîòîðûå ðàñõîæäåíèÿ. Ýòè ðàñõîæäåíèÿ îáúÿñíÿþòñÿ âûñîêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ ñå÷åíèÿ ÐÄÝÇ ê ñâîéñòâàì ìèøåíè.  ýêñïåðèìåíòàõ ýëåêòðîíû, êîòîðûå çàõâàòûâàþòñÿ, èçíà÷àëüíî ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé, ñòðîãî ãîâîðÿ, ñâÿçàííûå ýëåêòðîíû â àòîìàõóãëåðîäà [30, 33] èëè ãàçà [32], [31], [38]. íàøèõ ìîäåëÿõ íà÷àëüíûå ýëåêòðîíû ïðåäñàòâëÿþò ñîáîé ýëåêòðîíûèç íåïðåðûâíîãî ñïåêòðà óðàâíåíèÿ Äèðàêà.
Ìû íå ó÷èòûâàåì ýíåðãèþ ñâÿçè ýëåêòðîíîâ â ìèøåíè è ïîëàãàåì, ÷òî ïëîòíîñòü ýëåêòðîíîâ â ìèøåíèîäíîðîäíà.Íåñîãëàñèå íàøèõ ðåçóëüòàòîâ ñ òåîðåòè÷åñêîé ðàáîòîé [27] òàêæå îáúÿñíÿåòñÿ ðàçëè÷íûì îïèñàíèåì ñâîéñòâ ìèøåíè.  ðàáîòå [27] ïðåäñòàâëåíîíåðåëÿòèâèñòñêîå îïèñàíèå ïðîöåññà RDEC, âû÷èñëåíèå, íàø ïîäõîä ÿâëÿåòñÿ ïîëíîñòüþ ðåëÿòèâèñòñêèì. Òåì íå ìåíåå, ó÷åò ðåëÿòèâèñòñêèõ ýôôåêòîâ âî âçàèìîäåéñòâèè, êîòîðûå ìàëû äëÿ ðàññìàòðèâàåìûõ ñèñòåì, íå ìîæåò îáúÿñíèòü ýòè ðàçëè÷èÿ. Ìû îòìå÷àåì, ÷òî îáúåì ðåàêöèè (ãäå íà÷àëü-72íûå ýëåêòðîíû âçàèìîäåéñòâóþò ñ ãîëûì ÿäðîì) îïðåäåëÿåòñÿ ïî-ðàçíîìóâ íàøåì ïîäõîäå è ïîäõîäå [27]. Ìû ïîëàãàåì, ÷òî îáúåì âçàèìîäåéñòâèÿïðåäñòàâëÿåò ñîáîé öèëèíäð (ñì.
Ðèñ. 2.7), à â ðàáîòå [27] îáúåì âçàèìîäåéñòâèÿ ýòî ñôåðà ðàäèóñà RT , ãäå RT ðàäèóñ àòîìà ìèøåíè â ñèñòåìåïîêîÿ àòîìà ìèøåíè. Îòìåòèì, ÷òî îòíîøåíèÿ ìåæäó âêëàäàìè â ñå÷åíèåîñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ (1s1s) è KL-îáîëî÷êè (1s2s) (ñì. Òàáëèöû 2.3, 2.4)ïîëó÷åííûå â òåîðåòè÷åñêèõ ðàáîòàõ òàêæå ðàçëè÷íû. Ñîãëàñíî íàøèì âû÷èñëåíèÿì ïîëíîå ñå÷åíèå ÐÄÝÇ îïðåäåëÿåòñÿ âêëàäîì çàõâàòà â îñíîâíîåñîñòîÿíèå, à â ðàáîòå [26, 27] ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî îñíîâíîé âêëàä äàåòñÿ îòçàõâàòà â âîçáóæäåííûå ñîñòîÿíèÿ.Ìîäåëü êâàçèñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ òàêæå äîâîëüíî ãðóáàÿ äëÿ îïèñàíèÿ ýêñïåðèìåíòîâ [30, 33], ãäå ñðàâíèòåëüíî ëåãêèå ãîëûå ÿäðà (Z = 8, 18)äâèæóòñÿ ñêâîçü óãëåðîäíóþ ïëåíêó (Z = 6).
Ýêñïåðèìåíòû, ãäå çàðÿä àòîìà ìèøåíè ñðàâíèòåëüíî ìåíüøå, ÷åì çàðÿä ãîëîãî ÿäðà (íàïðèìåð, ýêñïåðèìåíò [32]) áîëåå ïðåäïî÷òèòåëüíû äëÿ ñðàâíåíèÿ ñ íàøåé ìîäåëüþ. Ýòàìîäåëü òàêæå ïîäîéäåò äëÿ îïèñàíèÿ ýêñïåðèìåíòîâ ñ ïó÷êàìè ýëåêòðîíîâ.Îòíîñèòåëüíî íåáîëüøèå ñêîðîñòè ìåæäó ãîëûì ÿäðîì è ýëåêòðîíàìè ïðèíàëè÷èè ìàãíèòíîãî ïîëÿ ìîãóò óâåëè÷èòü ñå÷åíèå [41]. Òàêæå ñòîèò ïðîâîäèòü ýêñïåðèìåíòû ïðè ðàçëè÷íûõ ýíåðãèÿõ äëÿ îäíîé è òîé æå ñèñòåìû ñöåëüþ ïîëó÷åíèÿ îòíîøåíèÿ ýòèõ ñå÷åíèé. Ôàêòîðû, çàâèñÿùèå îò ñâîéñòâìèøåíè, êîòîðûå âõîäÿò â ñå÷åíèÿ, ïðè âçÿòèè îòíîøåíèÿ ñå÷åíèé ñîêðàòÿòüñÿ, ÷òî ïîçâîëèò ñðàâíèòü ýòî îòíîøåíèå ñ òåîðåòè÷åñêèì çíà÷åíèåì.73Ãëàâà 3Ðåëÿòèâèñòñêàÿ òåîðèÿêîððåëèðîâàííîé òðàíñôåð èîíèçàöèèÝëåêòðîí-ýëåêòðîííîå âçàèìîäåéñòâèå èãðàåò áîëüøóþ ðîëü âî ìíîãèõ ÿâëåíèÿõ, êîòîðûå èçó÷àþòñÿ â ðàçëè÷íûõ îáëàñòÿõ ôèçèêè îò àñòðîôèçèêè äî áèîôèçèêè.
Ñðåäè ýòèõ ðàçäåëîâ ôèçèêè íàõîäèòñÿ è àòîìíàÿ ôèçèêà è åå ÷àñòü: èîí-àòîìíûå ñòîëêíîâåíèÿ. Âîçáóæäåíèå àòîìîâ è èîíèçàöèÿ [68], [69], [70], [71], çàõâàò ýëåêòðîíà [68], [69], [70], [71] è îáðàçîâàíèåïàð [68], [71], [72] ïðèíàäëåæàò ê ýëåìåíòàðíûì ïðîöåññàì, êîòîðûå ïðîèñõîäÿò ïðè ñòîëêíîâåíèè èîíîâ ñ àòîìàìè ìèøåíè. Êîìáèíàöèÿ âñåõ ýòèõïðîöåññîâ â îäíîì ñòîëêíîâåíèè òàêæå âîçìîæíà, ïðè ýòîì ðîëü ìåæýëåêòðîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ âî âðåìÿ ðåàêöèè, êîãäà âíåøíåå ïîëå ìåíÿåòñÿìåäëåííî (äèíàìè÷åñêèå ýëåêòðîííûå êîððåëÿöèè), äîâîëüíî âàæíà.Òðàíñôåð èîíèçàöèÿ â ñòîëêíîâåíèÿõ áûñòðûõ íèçêîçàðÿæåííûõ èîíîâ(â îñíîâíîì ïðîòîíîâ) ñ ãåëèåì äîâîëüíî èíòåíñèâíî èçó÷àëîñü â ðàáîòàõ[51], [52], [73], [53], [54], [55], [56], [74], [57], [75].Íåäàâíî â ðàáîòå [74] áûë èññëåäîâàí ïðîöåññ òðàíñôåð èîíèçàöèè âñòîëêíîâåíèÿõ ãîëûõ èîíîâ ãåëèÿ è ëèòèÿ ñ àòîìîì ãåëèÿ.
 ðàáîòå [61]ïðîöåññ òðàíñôåð èîíèçàöèè áûë èññëåäîâàí äëÿ áûñòðûõ ñòîëêíîâåíèé74ìíîãîçàðÿäíûõ èîíîâ (Ne, Ca, Zn) ñ àòîìàìè ãåëèÿ.Ýòîò ïðîöåññ ìîæåò áûòü èçó÷åí â ðàìêàõ ðàçëè÷íûõ ìåõàíèçìîâ â çàâèñèìîñòè îò òîãî, èãðàåò ëè ýëåêòðîí-ýëåêòðîííîå âçàèìîäåéñòâèå áîëüøóþ ðîëü (êîððåëèðîâàííûå ìåõàíèçìû) èëè íåò (íåêîððåëèðîâàííûå ìåõàíèçìû). Ê íåêîððåëèðîâàííûì ìåõàíèçìàì îòíîñÿòñÿ íåçàâèñèìàÿ òðàíñôåð èîíèçàöèÿ (independent transfer ionization ITI) è çàõâàò ñî âñòðÿñêîé(capture shake-o C-SO).  ïðîöåññå íåçàâèñèìîé òðàíñôåð èîíèçàöèè ÿäðîâçàèìîäåéñòâóåò íåçàâèñèìî ñ äâóìÿ àòîìíûìè ýëåêòðîíàìè, â ðåçóëüòàòåýòîãî âçàèìîäåéñòâèÿ îäèí èç ýëåêòðîíîâ çàõâàòûâàåòñÿ, à äðóãîé ýëåêòðîíèñïóñêàåòñÿ.
Ïðè çàõâàòå ñî âñòðÿñêîé áûñòðîå óäàëåíèå îäíîãî ýëåêòðîíàèç àòîìà ïðèâîäèò ê âíåçàïíîìó èçìåíåíèþ àòîìíîãî ïîëÿ, êîòîðîå äåéñòâóåò íà äðóãîé ýëåêòðîí, ÷òî ìîæåò ïðèâåñòè ê åãî èçëó÷åíèþ.Êîððåëèðîâàííûé ìåõàíèçì âêëþ÷àåò ýëåêòðîí-ýëåêòðîííûé òîìàñîâñêèé (Electron-electron Thomas EET) è ýëåêòðîí-ýëåêòðîí Îæå (electronelectron Auger EEA) ìåõàíèçìû.  ðàìêàõ EET ìåõàíèçìà [76], [77] èîíâûáèâàåò îäèí àòîìíûé ýëåêòðîí, ïîñëå ÷åãî ýòîò ýëåêòðîí äâèæåòñÿ ñî ñêîðîñòüþ√2υ ïîä óãëîì 45 ãðàäóñîâ ïî îòíîøåíèþ ê ñêîðîñòè èîíà è ñòàë-êèâàåòñÿ ñ äðóãèì ýëåêòðîíîì.  ðåçóëüòàòå îäèí èç ýëåêòðîíîâ äâèæåòñÿâìåñòå ñ èîíîì, à äðóãîé ýëåêòðîí ñî ñêîðîñòüþ υ ïîä óãëîì 90 ãðàäóñîâ ïîîòíîøåíèþ ê äâèæåíèþ èîíà.
Ýëåêòðîí-ýëåêòðîí Îæå ìåõàíèçì îïèñûâàåòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì: ïðèñóòñòâèå ÿäðà äåëàåò àòîì íåñòàáèëüíûì ïîîòíîøåíèþ ê Îæå ðàñïàäó. Ðàññìàòðèâàÿ ïðîöåññ ñòîëêíîâåíèÿ â ñèñòåìåïîêîÿ èîíà, ìû ìîæåì óâèäåòü, ÷òî àòîìíûé ýëåêòðîí ìîæåò ïåðåéòè â ñâÿçàííîå ñîñòîÿíèå èîíà ïóòåì ïåðåäà÷è ýíåðãèè äðóãîìó ýëåêòðîíó, êîòîðûéâ ðåçóëüòàòå ýòîãî èçëó÷àåòñÿ èç àòîìà â íàïðàâëåíèè äâèæåíèÿ àòîìà. Âñèñòåìå ïîêîÿ àòîìà ýëåêòðîí äâèæåòñÿ â íàïðàâëåíèè ïðîòèâîïîëîæíîì ê75íàïðàâëåíèþ äâèæåíèÿ èîíà.3.1Îïèñàíèåïðîöåññàêîððåëèðîâàííîéòðàíñôåðèîíèçàöèè ðàáîòå ðàññìàòðèâàåòñÿ ìåõàíèçì êîððåëèðîâàííîé òðàíñôåð èîíèçàöèèâ ðàìêàõ ðåëÿòèâèñòñêîé êâàíòîâîé ýëåêòðîäèíàìèêè, êîòîðûé ïðîèñõîäèòâ ñòîëêíîâåíèè ìíîãîçàðÿäíîãî èîíà ñ ëåãêèì àòîìîì.
 ýòîì ïðîöåññå äâàêâàçèñâîáîäíûõ ýëåêòðîíà èç àòîìà âçàèìîäåéñòâóþò ìåæäó ñîáîé êîðîòêîåâðåìÿ, è çàòåì îäèí èç ýëåêòðîíîâ çàõâàòûâàåòñÿ èîíîì, à äðóãîé ýëåêòðîíèçëó÷àåòñÿ.Çàðÿæåííûå ÷àñòèöû, äâèæóùèåñÿ ñî ñêîðîñòÿìè ìíîãî ìåíüøèìè ñêîðîñòè ñâåòà c (c ≈ 137 a.u.), âçàèìîäåéñòâóþò äðóã ñ äðóãîì â îñíîâíîìïîä äåéñòâèåì êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ. Ïðè óâåëè÷åíèè ñêîðîñòåé äîâåëè÷èíû ïîðÿäêà ñêîðîñòè ñâåòà ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå, êîòîðîå ñîçäàåòñÿ ÷àñòèöàìè çíà÷èòåëüíî îòêëîíÿåòñÿ îò çàêîíà Êóëîíà, ÷òî âëèÿåò íàâçàèìîäåéñòâèå ÷àñòèö. Òåì íå ìåíåå, âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ ýôôåêò îò ðåëÿòèâèñòñêèõ ïîïðàâîê ïî ñðàâíåíèþ ñ ýôôåêòîì îò êóëîíîâñêîãî ïîëÿ îñòàåòñÿíåáîëüøèì, õîòÿ ýíåðãèÿ âçàèìîäåéñòâèÿ äîñòèãàåò áîëüøèõ çíà÷åíèé.Íàïðèìåð, ïîëíîå ñå÷åíèå äëÿ èîíèçàöèè ëåãêîãî àòîìà â ñòîëêíîâåíèèñ èîíîì ïðîïîðöèîíàëüíà ln av + ln γ − v 2 /2c2 (ñì. [44]), ãäå v ñêîðîñòüñòîëêíîâåíèÿ (â a.u.), γ = 1/√1 − v 2 /c2 è a ∼ 1 10 ïàðàìåòð, çíà÷åíèåêîòîðîãî çàâèñèò îò ñâîéñòâ àòîìà.
Ïîñëåäíèå äâà ÷ëåíà ïîÿâëÿþòñÿ èç-çàðåëÿòèâèñòñêèõ ïîïðàâîê ê êóëîíîâñêîìó âçàèìîäåéñòâèþ èîíà è àòîìíîãîýëåêòðîíà. Äëÿ òîãî, ÷òîáû ýòè ÷ëåíû èçìåíèëè ñå÷åíèå â 2 - 5 ðàç íåîáõîäèìî, ÷òîáû γ ∼ 102 èëè 108 , ñîîòâåòñòâåííî, ýòî çíà÷èò, ÷òî ýíåðãèèñòîëêíîâåíèé äîëæíû áûòü 100 GeV/u èëè 105 TeV/u.76Êîãäà âçàèìîäåéñòâóþùèå ÷àñòèöû ÿâëÿþòñÿ ýëåêòðîíàìè, ãëàâíûå ðåëÿòèâèñòñêèå ïîïðàâêè ê êóëîíîâñêîìó âçàèìîäåéñòâèþ äàþòñÿ âêëàäîì îòîáîáùåííîãî áðåéòîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ (generalaized Breit interaction GBI).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
