Długość promieniowania

W fizyce długość promieniowania jest cechą materiału związaną z utratą energii przez cząstki o wysokiej energii oddziałujące z nim elektromagnetycznie.

Definicja

W materiałach o dużej liczbie atomowej (np. W, U, Pu) elektrony o energiach >~10 MeV tracą energię głównie przez bremsstrahlung , a wysokoenergetyczne fotony przez produkcję par
e ⁺

e ^{− .}
Charakterystyczna ilość materii, przez którą przechodzą te powiązane oddziaływania, nazywana jest długością promieniowania $X 0$ , zwykle mierzoną w g·cm ⁻² . Jest to zarówno średnia odległość, na której elektron o wysokiej energii traci całą swoją energię oprócz $.mw-parser-output .frac{white-space:nowrap}.mw-parser-output .frac .num,.mw-parser-output .frac .den{font-size:80%;line-height:0;vertical-align:super}.mw-parser-output .frac .den{vertical-align:sub}.mw-parser-output .sr-only{border:0;clip:rect(0,0,0,0);height:1px;margin:-1px;overflow:hidden;padding:0;position:absolute;width:1px} 1 / e przez bremsstrahlung, oraz$ 7 ⁄ 9 średniej drogi swobodnej dla produkcji par przez wysokoenergetyczny foton. Jest to również odpowiednia skala długości do opisu kaskad elektromagnetycznych o wysokiej energii.

Długość promieniowania dla danego materiału składającego się z jednego rodzaju jądra można przybliżyć za pomocą następującego wyrażenia:

${\ Displaystyle X_ {0} = 716,4 \; \ operatorname {g} \, \ operatorname {cm} ^ {-2} {\ Frac {A} {Z (Z + 1) \ ln {\ Frac {287}} \sqrt {Z}}}}}=1433\;\mathrm {g} \,\mathrm {cm} ^{-2}{\frac {A}{Z(Z+1)(11.319-\ln {Z })}}}$ ,

gdzie $Z$ to liczba atomowa , a $A$ to liczba masowa jądra.

Z ${\ Displaystyle Z> 4}$ przybliżeniem jest ^{[ niespójne ]} ${\ Displaystyle {\ Frac {1} {X_ {0}}} = 4 \ lewo ({\ Frac {\ hbar}} {m _ {\ operatorname {e}}} c}} \ prawej) ^ {2} Z (Z +1)\alpha ^{3}n_{\mathrm {a}}\log \left({\frac {183}{Z^{1/3}}}\right)}$ ,

gdzie $\$ ${e}}}$ ${$ Displaystyle m _ { masa spoczynkowa $stała$ , prędkość $światła$ i subtelnej . _ _

W przypadku elektronów o niższych energiach (poniżej kilkudziesięciu MeV ) dominuje strata energii w wyniku jonizacji .

Chociaż ta definicja może być również stosowana do innych cząstek oddziałujących elektromagnetycznie poza leptonami i fotonami, obecność silniejszych oddziaływań hadronowych i jądrowych sprawia, że jest to znacznie mniej interesująca charakterystyka materiału; długość zderzenia jądrowego i długość oddziaływania jądrowego są bardziej istotne.

Obszerne tabele długości promieniowania i innych właściwości materiałów są dostępne w Particle Data Group .

Zobacz też