47.Зарядталған ауыр бөлшектердің затпен әсерлесуі. Меншікті иондау шығыны. Жүрім.

Ауыр бөлшектердің затпен әсерлесуінің негізгі механизмі мынадай. Бөлшек, зат арқылы өтіп бара жатып, атомның электрондарын өзінің кулондық өрісімен итеріп, оларды қозғалтады. Осының әсерінен бөлшектердің энергиясы кемиді, ал атом иә ионданады, иә қозады. Энергиясы әбден біткен бөлшек тоқтайды. Кулондық күштердің ұзын қашықтықтығынан бөлшектер өтіп бара жатып өте көп электрондармен әсерлеседі. Жеке электронмен әсерлесу кезінде массасы ұлкен (электронмен салыстырғанда) өтіп бара жатқан бөлшектің импульсы, яғни, бағыты өзгермейді дерлік. Және өте көп электрондармен бейберекет соқтығысуларда болатын бағыттың өзгерістері өзара теңгеріледі. Сондықтан ауыр бөлшектің заттағы траекториясы түзу сызық болады. Ауыр бөлшектердің зат арқылы өтуін сипаттайтын негіз-гі шамалар--бірлік жолдағы энергияның шығыны мен -бөлшектің заттағы толық жолы (жүрімі). Бөлшектің энергиясының шығындалуы әртүрлі (электрондармен соқтығысу, ядролармен кулондық және ядролық соқтығысу және т.б.) жолмен өтуі мүмкін. Осыған орай толық шығын шығындалудың әртүрлі жолымен өтетін шығындардың қосындысына тең болады. Ауыр бөлшектің энергия шығынының бастысы атомдарды иондау мен қозған күйге көшіруге жұмсалатын энергия екені жоғарыда айтылған болатын. Бұл шығындарды жалпы иондау шығыны дейді. Бұл бапта осы иондау шығыны ғана қарастырылады. Бірлік жолдағы энергияның шығынын табу үшін алдымен 1 электронмен әсерлесу кезіндегі энергияның шығынын тауып, одан кейін бірлік жолда кездесетін электрондармен әсерлесуге кететін шығындарды қосамыз. Есептеулерді мынадай пайымдауларды қолданып жүргіземіз: 1) Бөлшектердің электронмен әсерлесуін қарастырған кезде классикалық (кванттық емес) физика заңдарын қолдануға болады. Анықталмайтындық қатынансына сәйкес бұл пайымдау үлкен көздеу қашықтығы b мен бөлшектің үлкен импульстері р кезінде орындалады (8.2) 2) Атом электрондарының жылдамдықтарының бөлшектің жылдамдығынан кішілігі сонша, оларды бөлшек жанынан өткен кезде орнынан жылжымайды деп есептеуге болады. Бұл шарт орындалу үшін электронның атомдағы жылдамдығы да, оның соқтығысу кезіндегі жылдамдығының өзгерісі де бөлшектің жылдамдығынан көп кіші болуы тиіс. Немесе бөлшектің энергиясы (8.3) шартын қанағаттандыруы тиіс. Мұндағы М-бөлшектің, m-электронның массалары. Т_е-атомдағы электронның кинетикалық энергиясы. Мысалы, оттегі атомнының К-қабығындағы электрондардың орташа энергиясы 0,5кэВ, осыдан (8.3)-шарты орындалуы үшін альфа-бөлшектің энергиясы 2МэВ-тан артық болуы керек. 3) Электрондардың атомға байланысын елемей, оларды еркін электрондар сияқты қарастырамыз. Әрине, бірінші, екінші шарттар өте кішкене көздеу көрсеткіштері b жағдайларында, үшінші шарт, керісінше, өте үлкен көздеу көрсеткіштері жағдайында орындалмайды. Осы пайымдауларға сүйеніп электронның жанынан өткен бөлшектің энергия шығынын табайық. Бөлшек электронға ең жақын келетін қашықтық көздеу көрсеткіші b болсын. Х-өсін бөлшектің қозғалу бағытымен бағыттайық, және санақ жүйесінің басын бөлшектің электронға ең жақын нүктесінен бастайық. Сонда электронның қасынан өтіп бара жатқан бөлшек оған өне бойы модулі (8.4)кұшпен әсер етеді.

Мұндағы -бөлшектің электр заряды. Ол бөлшектерді қосатын түзудің бойымен бағытталған. Осы күштің әсерінен электрон әсерлесу барысында барлығы (8.5)импульске ие болады. күшті бөлшектің қөзғалу бағытына параллельжәне оған перпендикулярқұраушыларға жіктеуге болады. Екінші пайымдауға сәйкесболады. Өйткені, электрон орнынан қозғалмайды. Сондықтан бөлшек электронға жақындап келе жатқандағытаңбасына, ол қашықтап бара жатқандағы таңбасы қарама-қарсы болады. Сөйтіп, электронға берілетін импульсболады. Электронмен әсерлесу кезінде бөлшектің жылдамдығы өзгермейді дерлік екенін,жәнежәнеболатынын ескерсек(8.6)шығады. МұндағыХЖ-де,СГСЕ жүйеде. Электронға осындай импульс берген бөлшекәрі қарай біз бұл бапта формулаларды СГСЭ жүйесін жазамыз.(8.7) энергия жоғалтады. Мұндағы m- электронның массасы. Затта dx жол жүргенде бөлшек жоғалтатын энергияның мөлшерін табу үшін (8.7)-ні ол осы жолды өткенде соқтығысқан барлық электрон бойынша интегралдау керек. Бөлшек бұл жолды өткенде соқтығысатын көздеу көрсеткіші b мен b+db арасында жататын электрондардың саны:,мұндағы n-заттың көлем бірлігіндегі электрондар саны. Осыдан бірлік жолды өткенде бөлшектің энергия шығыны. (8.8)(8.9)(8.10) (8.11) (8.12) (8.13)