Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Вихман Э. -> "Квантовая физика" -> 79

Квантовая физика - Вихман Э.

Вихман Э. Квантовая физика — М.: Наука, 1972. — 396 c.
Скачать (прямая ссылка): kvantovayafizika1972.pdf
Предыдущая << 1 .. 73 74 75 76 77 78 < 79 > 80 81 82 83 84 85 .. 194 >> Следующая


Минимальное значение длины волны Х.т;„ носит название квантового предала. Его существование демонстрирует квантовый характер образования рентгенозского излучения: классическая теория предсказывает появление произвольно коротких длин волн. Зависимость квантового предела от разности потенциалов была измерена очень точно ). Эти измерения дали точные значения констант etch (и dh).

26. В заключение рассмотрим аннигиляцию электронно-позит-ронных пар. Позитроны были открыты С. Андерсоном в 1932 г. в космическом излучении (рис. 26А). Затем было обнаружено, что позитроны возникают при распаде многих радиоактивных ядер, например при распаде радиоактивного изотопа фосфора 30Р. Позитроны образуются также при прохождении у-излучения большой энергии через вещество. Как мы упоминали в гл. 1, объясняется это явление тем, что в электрическом поле ядра у-кванты образуют элек-тронно-позитронную пару. Такой процесс носит название электромагнитного образования пар.

Если позитрон сталкивается или взаимодействует с электроном, то обе частицы могут исчезнуть (аннигилировать). Это означает, что частицы исчезают, а их энергия полностью переходит в энергию электромагнитного поля. Явление аннигиляции наблюдается при облучении вещества позитронами. В соответствии с нашей схемой позитроны в столкновениях с атомами сначала будут терять большую часть своей энергии, а некоторые из них, испытав прямое столкновение с электроном, аннигилируют до полного замедления.

*) Bearden J. A., Johnson F. Т., Watts Н. М. A New Evaluation of hie by X-Rays.—Phys. Rev., 1951, v. 81, p. 70.

159
Замедлившиеся позитроны будут диффундировать в веществе и в конце концов захватятся одним из атомных электронов. При благоприятных условиях позитрон может образовать водородоподобный «атом» с одним электроном; такой атом носит название позитрония. Замедленные позитроны взаимодействуют с электроном и в

Рис. 26А. Фотография прохождения позитрона через камеру Вильсона. Именно этот снимок позволил открыть существование позитрона (Anderson С. D. The Positive Electron. — Phys. Rev., 1933, v. 43, p. 491). Позитрон с энергией 63 МэВ входит в горизонтальную свинцовую пластину (толщиной 6 мм) и покидает ее с энергией 23 МэВ. След искривлен, потому что камера помещена в магнитное поле, перпендикулярное к плоскости рисунка. У краев камеры качество снимка недостаточно хорошо, и в областях входа и выхода позитрона в камеру след не виден. Некоторые интересные вопросы, связанные с этим снимком» рассмотрены в конце главы (см. задачу И)

конце концов через время порядка 10—э с аннигилируют. Насколько известно, масса позитрона точно равна массе электрона.

27. Рассмотрим процесс аннигиляции, который можно записать в виде реакции

е+ -\-е~ = пу,

где у — фотон (у-квант). Допустим, что в момент аннигиляции обе частицы покоились (в лабораторной системе координат) и что аннигиляция происходит в свободном пространстве, вдали от других частиц.

Заметим прежде всего, что при аннигиляции должно возникнуть не менее двух фотонов: п ^ 2, иначе невозможно удовлетворить законам сохранения энергии и импульса. (Если электрон и позитрон первоначально покоятся, импульс системы в начальном состоянии равен нулю, а импульс единственного фотона не может быть равен нулю.) Предположим, что испускаются два фотона. Импульс системы в начальном состоянии равен нулю, тому же полный импульс должен быть равен в конечном состоянии. Поэтому оба фотона должны иметь равные, но противоположно направленные импульсы. Это означает, что их энергии, а следовательно, и частоты также равны. Пусть частота фотонов равна и. Из закона сохранения энергии следует

2fua = 2 тсг или К = ~ = —. (27 а)

<о тс ' '

Таким образом, длина волны испущенных фотонов равна комп-тоновской длине волны электрона hlmc=0,0243 А; такой длине волны

160
соответствует энергия, равная энергии покоя электрона тс2= =0,511 МэВ*).

Можно предположить, что все эти предсказания будут справедливы и для позитрона, замедлившегося в веществе. Присутствие других частиц окажет какое-то влияние, но оно будет мало, так как энергии связи в атоме невелики по сравнению с энергией покоя электрона.

Поэтому следует ожидать, что оба фотона, испущенные при аннигиляции позитронов в веществе, будут испущены в противоположных направлениях и их длина волны будет равна комптоновской длнне волны электрона. Это предсказание было проверено экспериментально и подтверждено с большой точностью **). Кроме того, было обнаружено, что возможна также аннигиляция с испусканием трех фотонов,

28. Имеется одно обстоятельство, которое требует разъяснения. Мы отмечали, что в пространстве при аннигиляции электронно-по-зитронной пары не может возникнуть один фотон, ибо энергия и импульс при этом-не могли бы сохраниться. Отсюда следует, что и обратный процесс, когда из одного фотона возникает электронно-позитронная пара, также невозможен. В то же время мы говорили, что фотоны большой энергии, попадая в вещество, образуют в нем электронно-позитронные пары. Кажущееся противоречие легко разрешимо. Процесс образования пар фотонами происходит в поле ядра. При этом ядру передается определенная энергия и импульс, и этим обеспечивается возможность сохранения энергии и импульса.
Предыдущая << 1 .. 73 74 75 76 77 78 < 79 > 80 81 82 83 84 85 .. 194 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed