Научная статья на тему 'Влияние температуры кристалла на параметры электромагнитного ливня'

Влияние температуры кристалла на параметры электромагнитного ливня Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
71
13
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОРИЕНТИРОВАННЫЙ КРИСТАЛЛ / ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СПЕКТРОМЕТР / МАКСИМУМ РАЗВИТИЯ ЛИВНЯ / ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЕ В МАКСИМУМЕ РАЗВИТИЯ ЛИВНЯ / ТЕМПЕРАТУРА КРИСТАЛЛА

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Басков В.А.

Параметры электромагнитного ливня, развивающегося в 1 мм разориентированном или в ориентированном вдоль оси (III) кристалле вольфрама, зависят от тем­пературы кристалла. Положение максимума и энерго­выделение в максимуме развития ливня, выходящего из кристалла и развивающегося далее в спектрометре, име­ют линейные зависимости от температуры кристалла. Оценка температуры, при которой кристалл невозмож­но сориентировать, составила ~980 K.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Влияние температуры кристалла на параметры электромагнитного ливня»

УДК 539.1.08

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ КРИСТАЛЛА НА ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ЛИВНЯ

В. А. Басков

Параметры электромагнитного ливня, развивающегося в 1 мм разориентированном или в ориентированном вдоль оси (111) кристалле вольфрама, зависят от температуры кристалла. Положение максимума и энерговыделение в максимуме развития ливня, выходящего из кристалла и развивающегося далее в спектрометре, имеют линейные зависимости от температуры кристалла. Оценка температуры, при которой кристалл невозможно сориентировать, составила ~980 K.

Ключевые слова: ориентированный кристалл, электромагнитный спектрометр, максимум развития ливня, энерговыделение в максимуме развития ливня, температура кристалла.

Взаимодействие электронов, позитронов и гамма-квантов с аморфным веществом, начиная с энергии E > 0.1 ГэВ, происходит в виде развития электромагнитных ливней. Ливни в веществе начинают развиваться при наличии на длине когерентности или "длине формирования ливня" (L) хотя бы одного или нескольких атомов [1]. В этом случае потенциал взаимодействия не зависит от температуры вещества и не влияет на параметры развития ливней, которыми являются критическая энергия, радиационная длина, положение максимума развития ливня и т.д.

При углах входа частиц в кристалл в ~ V/тс2 (в - угол между импульсом электрона и кристаллографической осью; V - масштаб потенциала оси или плоскости; m -масса электрона; с - скорость света) на длине когерентности (L >> a, a - постоянная решетки) оказывается большая совокупность атомов, приводящая к значительному росту потенциала взаимодействия, увеличению сечений электродинамических процессов и изменению параметров электромагнитных ливней [2]. Особенно сильные изменения в развитии ливней возникают при входе частиц в кристалл с энергиями в десятки ГэВ и более при углах в << V/mc2. При таких углах траектория частицы существенно

ФИАН, 119991 Россия, Москва, Ленинский пр-т, 53; e-mail: baskov@x4u.lebedev.ru.

отличается от прямолинейной и начинает работать механизм "постоянного сильного поля" (ПСП), приводящий еще к большему увеличению потенциала взаимодействия и большему росту сечений электродинамических процессов. В этом случае потенциал взаимодействия частиц с полем оси или плоскости кристалла зависит от амплитуды тепловых колебаний, которая зависит от температуры кристалла. Соответственно параметры электромагнитных ливней, развивающихся в ориентированных кристаллах, зависят от температуры [3].

Данная работа посвящена исследованию влияния температуры кристалла на параметры электромагнитного ливня от электронов с энергией 28 ГэВ, выходящего из разориентированного и ориентированного вдоль оси (111) кристалла вольфрама толщиной 1 мм и регистрирующихся составным черенковским ливневым спектрометром (СЧЛС) за кристаллом. Исследования проводились при двух температурах кристалла: Т = 293 К (комнатная температура) и Т2 = 77 К (температура жидкого азота) [4-6].

Рис. 1: Зависимость положения максимума развития электромагнитного ливня £тах в СЧЛС с 1 мм вольфрамовым кристаллическим конвертером от температуры Т (1 - конвертер разориентирован (©р > 20 мрад); 2 - конвертер ориентирован вдоль оси (111) (90 = 0); • - эксперимент, ■ - оценка).

На рис. 1 и 2 представлены зависимости положения максимума и энерговыделение в максимуме развития ливня в разориентированном (© > 20 мрад) и ориентированном вдоль оси (111) (© = 0) 1 мм кристалле вольфрама. Рисунки показывают, что при ра-

Рис. 2: Зависимость максимума энерговыделения ливня Етах в СЧЛС с 1 мм вольфрамовым кристаллическим конвертером от температуры Т (1 - конвертер разори-ентирован (0р > 20 мрад), 2 - конвертер ориентирован вдоль оси (111) (Э0 = 0); • -эксперимент, ■ - оценка).

зориентированном (1) и при ориентированном (2) кристалле положение максимума и энерговыделение в максимуме развития ливня, выходящего из кристалла и регистрирующегося в спектрометре за ним, не являются постоянной величиной, как в случае развития ливня в аморфном веществе, а меняются. При уменьшении температуры кристалла положение максимума развития ливня сдвигается к началу развития ливня, что говорит об уменьшении длины продольного развития ливня и сдвигу каскадной кривой в сторону начала развития ливня [6].

Если предположить, что зависимость параметров развития ливня от температуры пропорциональная и экстраполировать данную зависимость в сторону высоких температур, можно сделать оценку температуры, при которой параметры ливня (форма каскадной кривой, положение максимума и энерговыделение в максимуме), развивающегося при разориентированном и ориентированном кристалле, сравниваются. Это связано с уменьшением величины потенциалов кристаллографической оси как разори-ентированного , так и ориентированного иог кристаллов вольфрама до одинаковой величины и^Б = иог = и [3]. То есть, разориентированный кристалл даже при комнатной температуре не является абсолютно аморфным веществом.

Таким образом, экспериментальные результаты показывают, что взаимодействие электронов как с разориентированным, так и с ориентированным кристаллом отличается от взаимодействия с аморфным веществом. Данное отличие возникает в значительном интервале температур ДТ ^ 77 — 980 К, возможно зависящем от типа кристалла. Можно предположить, что для каждого кристалла существует температура Т = Т^опеп!;, при которой кристалл становится неспособным к ориентации. Для 1 мм кристалла вольфрама оценка такой температуры составила Т^воНеп ^ 980 К.

ЛИТЕРАТУРА

[1] К. Н. Мухин, Экспериментальная ядерная физика (часть 1) (Энергоатомиздат, Москва, 1983).

[2] А. И. Ахиезер, Н. Ф. Шульга, Электродинамика высоких энергий в веществе (Наука, Москва, 1993).

[3] В. Н. Байер, В. М. Катков, В. М. Страховенко, Электромагнитные процессы при высокой энергии в ориентированных монокристаллах (Наука СО АН СССР, Новосибирск, 1989).

[4] В. А. Басков, А. С. Белоусов, В. В. Ким и др., ПТЭ, N 5, 66 (2011).

[5] В. А. Басков, В. В. Ким, Б. И. Лучков и др., Краткие сообщения по физике ФИАН 39(8), 16 (2012).

[6] В. А. Басков, В. В. Ким, Б. И. Лучков и др., Краткие сообщения по физике ФИАН 40(5), 3 (2013).

Поступила в редакцию 21 августа 2014 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.