104
Общий ход зависимости сечения
пар
σ
от энергии γ-квантов представлен
на рис. 64.
Формулы (8) и (9) показывают,
что сечение образования электронно-
позитронных пар пропорционально
Z
2
.
Рассмотренные явления тормозно-
го излучения и образования электрон-
но-позитронных пар позволяют объяс-
нить механизм возникновения каскад-
ного (космического) ливня. Его зарож-
дение обычно вызывает ультрареляти-
вистский электрон, обладающий энергией порядка нескольких ГэВ. Тормо-
зясь в кулоновском поле ядра, такой электрон излучает на своем пути фото-
ны с энергией того же порядка. Эти фотоны в дальнейшем порождают элек-
тронно-позитронные пары. Торможение заряженных частиц образовавшихся
пар приводит к излучению новых фотонов, которые, в свою очередь, вызы-
вают рождение новых электронно-позитронных пар и т.д.
Многократное повторение процессов тормозного излучения и образова-
ния пар приводит к лавинообразному нарастанию числа электронов и пози-
тронов - образованию каскадного ливня. Число частиц в нем увеличивается
до тех пор, пока энергия частиц не снизится настолько, что радиационные
потери в веществе сравняются с ионизационными. После этого число частиц
в ливне, достигнув максимума, начнет убывать.
Каскадные ливни могут развиваться в любом веществе, однако тормо-
жение электронов и рождение пар происходит в различных веществах с раз-
личной эффективностью. Так, в алюминии критическая энергия составляет
49 МэВ, а в свинце -7,6 МэВ. То есть, если энергия каскадных частиц недос-
таточна для дальнейшего развития ливня в алюминии, она может быть дос-
таточной для развития ливня в синице. Увеличение числа каскадных частиц
в ливне при переходе из среды с меньшим атомным номером в среду с
большим атомным номером носит название "переходного эффекта". В дан-
ной работе для исследования процесса рождения электронно-позитронных
пар используется этот эффект при переходе космического излучения из воз-
духа в более плотное вещество (алюминий, свинец).
4.13.3. Экспериментальная установка
Блок-схемa используемой в данной
работе установки изображена на рис. 65.
Для регистрации происходящих в
металлической пластине П превращений
γ-квантов в электронно-позитронные
пары в этой установке используется
блох счетчиков (БС), включённых в
Рис. 64
Рис. 65
