V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
Jsou však důležité hlediska atomové fyziky,
interakce měkčího záření atomy. Někdy
jich však může vzniknout více, avšak velmi malou pravděpodobností (pravděpodobnost, při e−e+-anihilaci vznikne
2+n fotonů úměrná αn, kde α=1/137 konstanta jemné struktury). tomu často dochází zvláště tvrdého záření
při průchodu lehkými materiály
q Rayleighův koherentní rozptyl záření elektronech vázaných atomovém obalu, při němž přenáší pouze
hybnost, nikoli energie (lehký foton odráží celého atomu, jehož hmotnost mnohonásobně větší)
q Thomsonův rozptyl volných elektronech
q Excitace elektronů vnějších slupkách atomů, načež při deexcitaci vyzařuje viditelné nebo infračervené záření
Z hlediska vlastní fyziky ionizujícího záření nemají tyto procesy téměř žádný význam pro záření gama nastávají jen
s velmi malým účinným průřezem nevedou ionizačním účinkům. Foton však kvantem rychle kmitajícího elektrického magnetického pole,
takže když "těsné blízkosti" tohoto kmitajícího pole dostane elektron, může
obdržet elektromagnetickou energii být fotonem urychlen.2 "Radioaktivita", část "Radioaktivita gama jsme uvedli terminologickou dohodu,
že fotonové záření emitované atomových jader nazývá záření případě, když nízkou energii několika
keV), zatímco záření vznikající přeskoky elektronů atomovém obalu brzdné záření elektronů nazývá záření
X (rentgenové tehdy, když vyšší energii desítky stovky keV).3 "Radiační měření
mechanických vlastností materiálů").
Pozitronium
Těsně před vlastní anihilací elektron pozitron mohou chviličku kolem sebe obíhat (obíhají kolem
společného těžiště) utvoří zvláštní vázaný systém (podobný atomu vodíku) zvaný positronium (Ps). orthopozitronium o-Ps (3/4 případů). parapozitronium p-Ps (1/4 případů), nebo tripletním stavu 3S1 souhlasně orientovanými spiny -
tzv.
Neionizační procesy
Bez dalšího rozboru zde jen zmíníme neionizační procesy, nimž dochází při nterakci elektromagnetického záření látkou:
q Bez interakce kvantum záření může volně proletět mezi atomy látky. Nebo může dojít excitaci
atomového jádra.
Při průletu β+-záření látkou vzniká dále brzdné charakteristické X-záření Čerenkovovo
záření analogickým způsobem jako záření β-. Interference X-záření při koherentním rozptylu atomech krystalových mřížkách
se využívá při rentgenové difrakční analýze struktury pevných látek (viz §3.2008 12:13:55]
. Pokud pozitron interaguje elektronem vázaným
v atomovém obalu, může být zánik takového páru doprovázen vysláním pouze jediného fotonu, přičemž část energie
a příslušná hybnost mohou být předány buď atomovému jádru nebo některému ostatních elektronů;
pravděpodobnost tohoto procesu však velice malá praxi neuplatňuje.
Interakce nepřímo ionizujícího záření
Interakce záření gama X
Fotony záření X-záření nemají elektrický náboj, takže nemohou přímými elektrickými
silami ionizovat atomy. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika. Thomsonův rozptyl elektronech důležitý fyzice plasmy v
http://astronuklfyzika. Fotonové záření velmi vysokých energiích
(řádově MeV) však již obvykle nazýváme zářením gama, bez ohledu způsob jeho vzniku. Zkoumaný materiál lokálně ozařuje β+- zářičem (nejčastěji 22Na), přičemž doba
života pozitronů stanovuje základě měření zpožděných koincidencí mezi detekcí fotonu záření z
ozařujícího radionuklidu 22Na 1274 keV) detekcí anihilačního fotonu 511 keV.
*) Obě tato záření mají stejnou fyzikální povahu (fotonové záření) značné míry podobné vlastnosti, mohou se
lišit způsobem svého vzniku.10.6 Ionizující záření
poměrně malé rychlosti, takže emitovaná kvanta vylétají skutečně téměř opačným směrem.htm (13 32) [15.RNDr. 1. Přesná hodnota však záleží lokálních
elektronových hustotách konfiguracích, čehož využívá spektroskopické metodě PLS (Positron
Lifetime Spectroscopy). Rozměr
"atomu" pozitronia dvojnásobek atomu vodíku, vazbová energie pozitronia 6,8 eV.
Tento systém pozitronia však nestabilní, obě částice vyzařování elektromagnetických vln sobě po
spirále přibližují; p-Ps cca 120ps sebe "dopadnou" dojde vlastní anihilaci dva fotony případě o-Ps
je anihilace dva fotony zakázána kvantovými výběrovými pravidly (souvisí zákonem zachování spinového
momentu hybnosti každý fotonů spin 1), takže o-Ps vakuu rozpadalo emisí fotonů poměrně
dlouhou dobou života cca 140ns; látce však pozitron vázaný o-Ps daleko dříve stačí anihilovat některým
"cizím" elektronem okolního prostředí, který opačnou orientaci spinu vznikají opět dva fotony γ.cz/JadRadFyzika6.
Při anihilaci pozitronu elektronem vznikají naprosté většině případů fotony gama, jak bylo výše uvedeno.
Doba života pozitronů látkách činí řádově stovky pikosekund. §1. Podle vzájemné orientace
spinů elektronu pozitronu může být pozitronium buď singletním stavu 1S0 opačně orientovanými spiny -
tzv
