Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

LPM W. Wolter, 50-lecie I.F.J. Efekt Landaua, Pomerańczuka, Migdała (LPM)

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "LPM W. Wolter, 50-lecie I.F.J. Efekt Landaua, Pomerańczuka, Migdała (LPM)"— Zapis prezentacji:

1 LPM W. Wolter, 50-lecie I.F.J. Efekt Landaua, Pomerańczuka, Migdała (LPM)

2 LPM W. Wolter, 50-lecie I.F.J. 2 Widmo energii fotonów promieniowania hamowania elektronu opisane jest wzorem Bethego-Heitlera P BH (E, k)dk ~ dk/k (H. A. Bethe, W. Heitler, Proc. Roy. Soc., A146, 83 (1934) Efekt LPM dotyczy modyfikacji widma B-H w przypadku elektronu (E>>m) poruszającego się w gęstym ośrodku.

3 LPM W. Wolter, 50-lecie I.F.J. 3 Dlaczego efekt LPM jest tematem jednego z referatów na jubileuszowej sesji naukowej IFJ ? Istnienie efektu LPM zostało po raz pierwszy potwierdzone doświadczalnie w Krakowie około 50 lat temu (zbieżność dat!) Efekt LPM jest powszechnie akceptowanym i uwzględnianym w fizyce wysokich energii zarówno akceleratorowej jak i promieni kosmicznych.

4 LPM W. Wolter, 50-lecie I.F.J. 4 Lata 1954/1955 otrzymujemy emulsję jądrową: -detektor rejestrujący tory cząstek pojedynczo naładowanych, -detektor o submikronowej zdolnośći rozdzielczej. Naświetlenie promieniowaniem kosmicznym w stratosferze (ponad 30 km npm.) Rejestracja i możliwość analizy oddziaływań jądrowych. ENERGIA eV eV Trochę z historii (dlaczego zainteresowanie efektem LPM przed 50 laty?)

5 LPM W. Wolter, 50-lecie I.F.J. 5 Możliwość badania kaskad elektromagnetycznych wysokiej energii w pierwszej fazie rozwoju, powstałych z fotonów z rozpadu 0. Porównanie danych doświadczalnych z obowiązującą ówcześnie teorią kaskad elektromagnetycznych. Widmo energetyczne fotonów promieniowania hamowania jest różne od widma Bethego-Heitlera. Brak fotonów (par elektronowych) małej energii. Prace teoretyczne: L.D. Landau, I.A. Pomerańczuk, ŻETF 24, 505 (1953) DAN 92, 535 (1953) DAN 92, 735 (1953) A.B. Migdał, Phys. Rev. 103, 1811 (1956) przewidują odstępstwa od teorii B-H w kierunku zgodnym z naszymi obserwacjami.

6 LPM W. Wolter, 50-lecie I.F.J. 6 Taki był początek naszych prac nad kaskadami elektromagnetycznymi. Rezultatem było pokazanie zgodności pomiędzy doświadczeniem a przewidywaniami teorii LPM. Efekt LPM jest przykładem zastosowania mechaniki kwantowej do wymiarów makroskopowych, umożliwia doświadczalną obserwację fundamentalnych właściwości mechaniki kwantowej.

7 LPM W. Wolter, 50-lecie I.F.J. 7 Promieniowanie hamowania elektronu e k q e E, p E, p k, k Z Jeżeli energia fotonu k<

8 LPM W. Wolter, 50-lecie I.F.J. 8 Landau i Pomerańczuk zastosowali zasadę nieoznaczoności Heisenberga do procesu promieniowania hamowania elektronu. Lokalizacja procesu promieniowania hamowania jest nieokreślona na drodze: Jeżeli atom ośrodka biorący udział w procesie promieniowania hamowania jest odizolowany od pozostałych atomów na odległość większą od L f to zasada nieoznaczoności nie ma żadnego znaczenia i proces promieniowania hamowania elektronu w ośrodku będzie sumą procesów elementarnych na poszczególnych atomach. Jeżeli na drodze L f jest wiele atomów, to proces promieniowania hamowania ulegnie modyfikacji na skutek efektu LPM droga formacji

9 LPM W. Wolter, 50-lecie I.F.J. 9 Jakikolwiek proces, który zmieni kierunek elektronu na drodze L f o określoną wielkość spowoduje zmniejszenie prawdopodobieństwa emisji fotonu. Takim procesem jest: Proces wielokrotnego kulombowskiego rozproszenia Jeżeli X 0 [cm] L LPM [ m] C Em Au to Efekty kwantowe występują na makroskopowych długościach L LPM

10 LPM W. Wolter, 50-lecie I.F.J. 10 np. (Em) E= 5·10 11 eV k<10 10 eV Począwszy od tej energii widmo energii fotonów promieniowania hamowania będzie miało kształt P LPM ~ Górna granica energii fotonów, począwszy od której widmo energii fotonów promieniowania hamowania ulegnie modyfikacji wynosi

11 LPM W. Wolter, 50-lecie I.F.J. 11 Różnica pomiędzy widmem BH i LPM pokazana jest na rysunku: -Widmo LPM przewiduje mniej fotonów małej energii niż widmo BH. -Ze wzrostem energii elektronu widmo LPM obowiązuje w coraz większym zakresie energii fotonów. P BH P LPM

12 LPM W. Wolter, 50-lecie I.F.J. 12 Eksperyment krakowski (1955 r.) Materiał doświadczalny: Kaskady elektromagnetyczne powstałe z fotonów rozpadu 0 generowanych w oddziaływaniach jądrowych w emulsji. Średnia energia pierwotnych elektronów: = eV [rozrzut (3 ÷ 10) eV] Wyznaczono energie par elektronowych pierwszej generacji w kaskadzie (powstałych z konwersji fotonów promieniowania hamowania pierwotnych elektronów) na pierwszej jednostce kaskadowej ( 3 cm). Porównano widmo energetyczne par elektronowych z widmem przewidywanym przez BH i LPM.

13 LPM W. Wolter, 50-lecie I.F.J. 13 J. Benisz, Z. Chyliński, W. Wolter, Nuovo Cimento 11, 525 (1959); Acta Phys. Polonica 18, ) Widmo energetyczne całkowe BH, LPM i doświadczalne par elektronowych pierwszej generacji powstałych w emulsji na drodze pierwszej jednostki kaskadowej pochodzących od elektronu o średniej energii eV. NpNp k [eV] BH LPM NpNp

14 W. Wolter, 50-lecie I.F.J. 14 Obserwujemy brak par o energii mniejszej od 10 8 eV. Skrajne histogramy dają pojęcie o błędach doświadczalnych. Można było pomimo małej statystyki uznać dane doświadczalne za ilościowo zgodne z przewidywaniami LPM.

15 LPM W. Wolter, 50-lecie I.F.J. 15 Eksperyment SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) 146 (1993 r) Naświetlenie elektronami o energii 25 GeV różnych tarcz o różnych grubościach 204 m 34 m 3 m L LPM (Au) = 2 m

16 LPM W. Wolter, 50-lecie I.F.J. 16 Uwagi końcowe Efekt LPM powszechnie zaakceptowany (patrz np. Particle Data Book). Zastosowanie - fizyka wysokich energii Fizyka promieni kosmicznych. (np. eksperyment AUGER) Efekt LPM powoduje wzrost przenikliwości kaskad elektromagnetycznych. Modyfikuje relacje pomiędzy gęstością cząstek na powierzchni ziemi a energią cząstki pierwotnej Fizyka akceleratorowa. Konstrukcja kalorymetrów rejestrujących kaskady elektromagnetyczne. Efekty jądrowe będące odpowiednikiem efektu LPM w elektromagnetyce. Droga formacji odgrywa istotną rolę w procesie produkcji cząstek w zderzeniach hadronów z jądrami. Jest powodem tłumienia kaskady wewnątrzjądrowej.

17 LPM W. Wolter, 50-lecie I.F.J


Pobierz ppt "LPM W. Wolter, 50-lecie I.F.J. Efekt Landaua, Pomerańczuka, Migdała (LPM)"

Podobne prezentacje


Reklamy Google