Фотоядерные реакции свойства ядерной материи фотоядерный эксперимент Результат моделирования Клинические применения рентгеновского излучения

УРАВНЕНИЕ ЭЙНШТЕЙНА для фотоэффекта – это уравнение, выражающее связь между энергией участвующего в фотоэффекте фотона, максимальной кинетической энергией вылетевшего из вещества электрона и характеристику металла, на котором наблюдается фотоэффект, – работу выхода для металла.

Рис.14.12. Корреляция между импульсом и углом вылета протона отдачи, образованного на первой ступени реакции с образованием пи0 и eta-мезона в ядре 14N (по данным эксперимента GRAAL)

Рис.14.13. Корреляция между импульсом  мезона и нуклона отдачи для реакции с образованием пи0 -мезона (слева) и eta-мезона (справа) в ядре 14N

    Для примера на рис. 14.12 показан результат моделирования по модели внутриядерного каскада, а именно - корреляция между импульсом и углом вылета протона отдачи, образованного на первой ступени реакции с образованием пи0 и η-мезона в ядре 14N (в сравнении с процессом на свободном нуклоне). Видно, что в случае образования пи0 - мезонов импульс нуклонов отдачи лежит выше 1 ГэВ/c, а для η-мезонов он в основном не превышает 1 ГэВ/с. Таким образом, по импульсу нуклона отдачи можно с большой вероятностью определить, в какой реакции он был получен. Этот тривиальный для случая рождения мезонов на свободных нуклонах вывод (результат кинематического анализа) для ядер также остается справедливым, несмотря на размазывание кинематических параметров ядерными эффектами. Из рис.14.12 можно оценить требования к разрешению детектора по импульсу. Очевидно, что разрешения на уровне 5% достаточно, чтобы наблюдаемые распределения не были слишком сильно размазаны за счет аппаратурных эффектов.
    Модельный результат – корреляция между импульсом мезона и нуклона отдачи для реакции с образованием пи0 и η-мезона в ядре 14N – показан на рис. 14.13.
    Видно, что на первой ступени внутриядерного взаимодействия распределения по импульсу мезона имеют наименьшую ширину порядка 0.2 ГэВ. При этом отдельные ступени взаимодействия (от первой до третьей) отчетливо разделяются.
    Таким образом, нуклоны отдачи можно использовать как метки соответствующей реакции. По аналогии с методом мечения фотонов по энергии с помощью регистрации рассеянных электронов, корреляционные измерения нуклонов отдачи можно классифицировать как метод мечения мезонов.
    В рассматриваемом диапазоне энергий гамма – квантов от порога рождения пионов до примерно 2-х ГэВ (область нуклонных резонансов) кроме пи0 - и η-мезонов могут образовываться и более тяжелые мезоны, например ро и омега- мезоны. Как показывает моделирование, в этом случае для более надежного разделения (мечения) мезонов следует ограничивать кинематические области регистрации нуклонов отдачи. На рис. 14.14 показаны области регистрации протонов отдачи для угла вылета протонов thetap = [20 -100] .


Рис.14.14. Модельные распределения энергии протонов в зависимости от энергии гамма – квантов. Угол вылета протонов ограничен диапазоном от 20 до100

Рис.15.15. Модельные распределения (thetap – Ep ) с учетом множественного рождения мезонов (М < 4). Диапазон энергий гамма - квантов ограничен в пределах от 1.4 до 1.5 ГэВ.

    Число различных корреляций может быть достаточно большим (зависит от числа кинематических переменных) и в рамках одной лекции можно привести лишь несколько примеров, демонстрирующих возможности метода мечения мезонов. На рис. 14.15 показаны модельные распределения (thetap – Ep) с учетом множественного рождения мезонов. Диапазон энергий гамма – квантов ограничен областью от 1.4 до 1.5 ГэВ.

ФОТОН – это элементарная частица, являющаяся квантом электромагнитного излучения (в узком смысле – света). Является истинно нейтральной частицей (т. е. не обладает никакими зарядами). Распространяется всегда с фундаментальной скоростью, равной 3?108 метра в секунду. Энергия фотона пропорциональна частоте колебаний напряженности электрического поля излучения, коэффициент пропорциональности – фундаментальная константа, называемая постоянной Планка.
Фотоядерные реакции курс лекций