Добавить в цитаты Настройки чтения

Страница 121 из 125

⎝

????₁

????

⎞

⎟

⎠

макс

≈

⎛

⎜

⎝

????₁

????

⎞

⎟

⎠

мин

≈

1

(малые

????

).

Каждый фотон уносит энергию, равную энергии покоя одного электрона; первоначальной кинетической энергией можно пренебречь.

При очень больших ???? (очень малых отношениях ????/????) максимальная и минимальная энергии испущенных фотонов резко отличаются друг от друга:

⎛

⎜

⎝

????

₁

⎞

⎟

⎠

макс

≈

1

=

????

,

????

1

-

⎛

⎜

⎝

1

-

????

⎞

⎟

⎠

????

????

⎛

⎜

⎝

????₁

????

⎞

⎟

⎠

мин

≈

1

2

(большие

????

).

В этом случае самый богатый энергией из испущенных фотонов уносит с собой кинетическую энергию сталкивающегося позитрона, которая очень велика. Минимальная энергия здесь составляет половину массы покоя электрона. ▲

98. Проверка принципа относительности

Рис. 161.

а) Схему на рис. 122 можно представить в виде диаграммы (рис. 161). Законы сохранения записываются как

????

+

????

=

????

₁

+

????

₂

,

????

=

????

₁

cos 30°

-

????

₂

sin 30°

,

0

=

????

₁

sin 30°

-

????

₂

cos 30°

.

Из последних двух уравнений следует

????

₂

=

????

₁

sin 30°

cos 30°

=

0,58

????

₁

,

и

????

=

????

₁

⎛

⎜

⎝

cos 30°

-

sin² 30°

cos 30°

⎞

⎟

⎠

=

0,58

????

₁

.

Подставляя эти выражения в уравнение для сохранения энергии, найдём

????

+

????

=

????

0,58

+

????

=

2,75????

=

2,75√

????²-????²

=

=

2,75

√

????+????

√

????-????

или

√

????+????

=

2,75

√

????-????

.

Возводя в квадрат, получим

????+????

=

7,6

(????-????)

,

откуда следует величина энергии

????

=

1,3????

.

Кинетическая энергия налетающего позитрона, регистрируемого таким способом, равна

????

=

????

-

????

=

0,3????

=

0,3⋅0,5⋅10⁶

эв

=

150

кэв

.

При этом скорость не близка к единице, и её величину приходится находить непосредственным вычислением:

????

=

???? ch

 

θ

????

=

????(1-β²)

-½

=

1,3????

,

1

-

β²

=

0,59

,

β

=

0,64

.

б) Следовало бы регистрировать разность времён между попаданиями гамма-квантов в счётчики ???? и ????, расположенные на равных расстояниях от мишени. Если бы такая разность была обнаружена, она свидетельствовала бы о различии величины скорости света в зависимости от того, вперёд или назад был он испущен движущейся частицей. Соответствующие экспериментальные результаты приведены на рис. 123. ▲

99. Отождествление частиц по трекам в пузырьковой камере

а) Лабораторная система отсчёта является одновременно и системой центра масс; в ней законы сохранения принимают вид

????

π

=

????

μ

+

????

????

=

√

????

μ

²+????

μ

²

+

√

????

????

²+????

????

²

,

????

μ

=

58,2????

????

=

????

????

.

Подставим значение ????, следующее из второго уравнения, в первое и используем значения масс покоя мезонов, указанные в условиях задачи. С точностью логарифмической линейки найдём

58????

????

=

√

58,2????

????

+????

????

²

.

Это уравнение заставляет думать, что ???????? либо точно равняется нулю, либо намного меньше, чем ????????.

б) Спиновый момент импульса неизвестной частицы должен уничтожаться в сумме со спиновым моментом μ+-мезона ½ℏ. Отсюда следует, что спиновый момент неизвестной частицы по абсолютной величине равен ½ℏ и направлен в сторону, противоположную спиновому моменту μ+-мезона. ▲

100. Накопительные кольца и встречные пучки

Рис. 162.

В лабораторной системе отсчёта полная величина энергии, которая может реализоваться во взаимодействии, равна суммарной кинетической энергии сталкивающихся электронов, т.е. 500 Мэв + 500 Мэв = 1000 Мэв = 1 Бэв, плюс энергия покоя этих электронов, т.е. 1/2 Мэв + 1/2 Мэв = 1 Мэв, которой можно пренебречь по сравнению с кинетической энергией. В любой другой системе отсчёта полная величина энергии, которая может реализоваться во взаимодействии, будет такой же. На рис. 162 представлены ситуации в лабораторной системе и в системе отсчёта ракеты. В последней один из электронов первоначально покоится; найдём кинетическую энергию другого. Частица 1 может покоиться в той системе, параметр скорости которой определяется соотношением

????

=

???? ch

 

θ

????

или

ch

 

θ

????

=

????

????

≈

????

????

≈

1000

.

При столь больших скоростях из равенства (89), ????≈????, следует, что sh θ????≈ch θ????≈1000. Поэтому формула преобразования энергии записывается для частицы 2 (с импульсом -????) в виде

????₂'

=

????₂

ch

 

θ

????

-

????₂

sh

 

θ

????

=

????

ch

 

θ

????