Свободный позитрон
Cтраница 1
Свободный позитрон сильно притягивает все электроны, находящиеся вокруг него, и поэтому ионизует вещество, через которое он проходит в такой точно мере, как и электрон с такой же энергией. Если вследствие таких повторных потерь энергии скорость позитрона достаточно уменьшается, то он в конце концов притянется к электрону, аннигилируясь с ним. При этом процессе аннигиляции энергия, импульс и электрический заряд сохраняются. Сохранение заряда ( нуль до и после столкновения) удовлетворяется исчезновением обеих частиц. Их энергия отдается в виде у-лучей, называемых аннигиляционным излучением. Поскольку кинетическая энергия позитрона в момент аннигиляции обычно почти равна нулю, то полная энергия уквантов в этом случае будет 2 Ш0с2 1 02 MeV. Эта энергия не может быть излучена в виде одного кванта, поскольку - после аннигиляции не остается ничего, что могло бы поглотить импульс Йш / с такого единичного кванта. Поэтому энергия разделяется между двумя квантами с равными энергиями Ти - т0с2 0 51 MeV и равными импульсами 7ш / с, распространяющимися в противоположных направлениях от места аннигиляции. Одновременное излучение двух квантов, каждого с энергией в 0 51 MeV на аннигиляцию, было подтверждено наблюдениями со счетчиками, работающими на совпадениях. [1]
Такая линия соответствует процессу поглощения свободного электрона или процесс излучения свободного позитрона. Оператор A ( XI) обозначим пунктирной линией, выходящей из точки xi и уходящей на бесконечность. Эта линия изображает процесс поглощения или рождения свободного фотона. Пунктирной линией, выходящей из вершины х ( на бесконечность, обозначим также внешнее электромагнитное поле. Как видно из формулы (4.19), из каждой вершины графа выходит одна фотонная и две электронные линии. Члену п S-матрицы соответствуют графы с п вершинами. [2]
 |
Разложение кривой временного распределения аннигиляции позитронов на долгоживущую Т2 и короткоживущую TI компоненты. [3] |
В металлах и ионных кристаллах образования позитрония не происходит, а скорость аннигиляции свободных позитронов увеличивается с уменьшением параметра решетки. [4]
В 1951 г. было экспериментально установлено, что при движении свободного позитрона в газах наблюдаются случаи захвата электрона движущимся позитроном. При этом образуется связанное состояние электрона и позитрона - позитроний, аналогичное атому водорода, в котором протон заменен позитроном. Позитроний является ме-таетабнльной системой, распадающейся на фотоны вследствие аннигиляции электрона и позитрона. [5]
Химическая информация о среде, в которой происходит аннигиляция, может быть получена путем анализа реакций с участием позитрония. Наблюдаемой в опытах величиной является скорость превращения долгоживущего триплетного позитрония в коротко-живущий синглетный или же в свободные позитроны. [6]
Отжиг n - Pd при 700 Т 400 К приводит к увеличению среднего времени жизни позитронов г вследствие объединения отдельных свободных объемов и увеличения их размеров; этот процесс структурной релаксации границ раздела сопровождается ростом плотности вещества границ раздела. При более высоких температурах отжига происходит рост кристаллитов, и при Т 1200 К средний размер кристаллитов уже превышает длину пробега свободного позитрона, поэтому вклад свободных объемов границ раздела в аннигиляцию позитронов уменьшается, и время жизни т сокращается до величины, соответствующей времени жизни свободных позитронов ту в крупнозернистых металлах. [7]
Отжиг n - Pd при 700 Т 400 К приводит к увеличению среднего времени жизни позитронов г вследствие объединения отдельных свободных объемов и увеличения их размеров; этот процесс структурной релаксации границ раздела сопровождается ростом плотности вещества границ раздела. При более высоких температурах отжига происходит рост кристаллитов, и при Т 1200 К средний размер кристаллитов уже превышает длину пробега свободного позитрона, поэтому вклад свободных объемов границ раздела в аннигиляцию позитронов уменьшается, и время жизни т сокращается до величины, соответствующей времени жизни свободных позитронов ту в крупнозернистых металлах. [8]
Но значение ei 0 никак не выделено физически, а при г0 О оно ничем не выделено и формально - кривая зависимости ei ( Z) здесь не обрывается. При дальнейшем увеличении Z уровни продолжают понижаться, и при некотором критическом значении Z Zc ( r0) энергия EI достигает границы ( - т) нижнего континуума уровней. Как было объяснено в предыдущем параграфе, это означает обращение в нуль энергии, требуемой для рождения свободного позитрона. [9]
Но значение е 0 никак не выделено физически, а при го ф О оно ничем не выделено и формально - кривая зависимости e ( Z ] здесь не обрывается. При дальнейшем увеличении Z уровни продолжают понижаться, и при некотором критическом значении Z Zc ( r §) энергия EI достигает границы ( - га) нижнего континуума уровней. Как было объяснено в предыдущем параграфе, это означает обращение в нуль энергии, требуемой для рождения свободного позитрона. [10]
В релятивистской же теории такая ситуация вообще недопустима, так как означает неустойчивость системы относительно самопроизвольного рождения элек-тро Н Позитронных пар. Действительно, если в вакууме для рождения такой пары нужна энергия, превышающая 2т, то в поле достаточна уже меньшая энергия. При наличии связанного состояния электрона с энергией е С т возможно рождение пары с затратой лишь энергии е - f - tn 2m, причем рождаются свободный позитрон и электрон в связанном состоянии. [11]
При встрече позитрона с электроном может произойти их превращение в другую форму материи - кванты электромагнитного поля. При этом полная энергия электрона и позитрона ( включая энергию, соответствующую их массе покоя) либо целиком переходит в энергию возникающих квантов электромагнитного излучения, либо частично передается какому-нибудь третьему телу, чаще всего атомному ядру. Такой процесс превращения позитрона и электрона носит не очень удачное название процесса аннигиляции. Аннигиляция свободного позитрона со свободным электроном возможна лишь с испусканием двух ( или более, что, однако, менее вероятно) фотонов - квантов электромагнитного излучения. [12]
Страницы: 1