Виды взаимодействия частиц в веществе.

УскорителиДетекторы частиц

Взаимодействие частиц с веществом

    Для анализа результатов разных экспериментов, главно знать какие процессы происходят при взаимодействии частички с веществом мишени. Регистрация частиц также происходит в итоге их взаимодействия с веществом сенсора.
    Взаимодействие частиц с веществом зависит от их типа, заряда, массы и энергии. Заряженные частички ионизируют атомы вещества, взаимодействуя с атомными электронами. Нейтроны и палитра-кванты, сталкиваясь с частицами в веществе, передают им свою энергию, вызывая ионизацию за счет вторичных заряженных частиц. В случае палитра-квантов главными процессами, приводящими к образованию заряженных частиц являются фотоэффект, эффект Комптона и рождение электрон-позитронных пар. Взаимодействие частиц зависит от таких характеристик вещества как плотность, атомный номер вещества, средний ионизационный потенциал вещества.
    Каждое взаимодействие приводит к потере энергии частицей и изменению линии движения её движения. В случае пучка заряженных частиц с кинетической энергией Е проходящих слой вещества их энергия уменьшается по мере прохождения вещества, разброс энергий увеличивается. Пучок расширяется за счет многократного рассеяния.
    Меж проходящей в среде частицей и частичками вещества (электронами, атомными ядрами) могут происходить разные реакции. Как управляло их возможность приметно меньше, чем вероятность ионизации. Но реакции главны, в тех случаях, когда взаимодействующая с веществом частичка является нейтральной. К примеру, нейтрино можно зарегистрировать по их взаимодействию с электронами вещества детектора либо в результате их взаимодействия с нуклонами ядра. Нейтроны регистрируются по протонам отдачи либо по ядерным реакциям, которые они вызывают.

Томные заряженные частички - протоны,
альфа-частицы, мезоны и др.

    Томные заряженные частички ведут взаимодействие основным образом с электронами атомных оболочек, вызывая ионизацию атомов. Наибольшая энергия, которая может быть передана в одном акте взаимодействия тяжеленной частичкой, движущейся со скоростью v lt;lt; с, неподвижному электрону, одинакова
Емакс =  2mev2.
    Проходя через вещество, заряженная частичка совершает десятки тыщ соударений, равномерно теряя энергию. Тормозная способность вещества может быть охарактеризована величиной удельных утрат dE/dx. Удельные ионизационные утраты представляют собой отношение энергии Е заряженной частички, теряемой на ионизацию среды при прохождении отрезка х, к длине этого отрезка. Удельные утраты энергии вырастают с убавленьем энергии частицы (рис.1) и необыкновенно резко перед ее остановкой в веществе (пик Брэгга).