Излучение Вавилова-Черенкова релятивистских тяжелых ионов с учетом торможения в твердотельных радиаторах

• Автор: Фикс, Елена Ивановна
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Излучение Вавилова-Черенкова - вопросы теории

1.1. История открытия и объяснения явления

1.2. Излучение заряда при движении в среде

0 1.3. Спектрально-угловое распределение излучения Вавилова-Черенкова релятивистских тяжелых ионов

1.4. Выводы к первой главе

Глава 2. Теория излучения Вавилова-Черенкова релятивистских

тяжелых ионов с учетом торможения в радиаторе

Ф 2.1. Спектрально-угловое распределение излучения Вавилова-Черенкова в приближении тонкого радиатора
2.2. Оценка ширины углового распределения излучения Вавилова-
Черенкова релятивистских тяжелых ионов в приближении тонкого радиатора
2.3. Выход за рамки применимости приближения тонкого радиатора
2.4. Ионизационные потери энергии релятивистских тяжелых ионов .
2.5. Выводы ко второй главе
Глава 3. Угловые распределения излучения Вавилова-Черенкова
релятивистских тяжелых ионов с учетом торможения в радиаторе
3.1. О методах расчета угловых распределений излучения Вавилова-
Черенкова релятивистских тяжелых ионов
3.2. Угловые распределения излучения Вавилова-Черенкова релятивистских тяжелых ионов с энергиями порядка 1-5 ГэВ/нуклон .

3.3. Угловые распределения излучения Вавилова-Черенкова релятивистских тяжелых ионов с энергиями выше 5 ГэВ/нуклон
3.4. Применение теории излучения Вавилова-Черенкова релятивистских тяжелых ионов с учетом торможения к интерпретации экспериментов на ускорителе ЭК
3.5. Выводы к третьей главе
Глава 4. Спектральные распределения и поляризация излучения
Вавилова-Черенкова релятивистских тяжелых ионов с учетом
торможения в радиаторе
4.1. Спектральные распределения излучения Вавилова-Черенкова релятивистских тяжелых ионов с учетом торможения в радиаторе
4.2. Длина генерации излучения Вавилова-Черенкова
4.3. Поляризация излучения Вавилова-Черенкова релятивистских тяжелых ионов с учетом торможения в радиаторе
4.4. Выводы к четвертой главе
Заключение
Литература
Приложение А. Черенковские радиаторы
Приложение Б. Детекторный аспект
Введение
Актуальность темы исследования
Излучение Вавилова-Черенкова (ИВЧ) было обнаружено экспериментально более 70 лет назад в опытах П.А. Черенкова под руководством С.И. Вавилова, первая теоретическая интерпретация дана в работе И.Е. Тамма и И.М. Франка [1]. В настоящее время ИВЧ широко используется в физике высоких энергий (см. [2, 3], а также недавний обзор [4]). Актуальна проблема идентификации заряженных частиц в связи с проведением различных экспериментов, в которых определяющим является детектирование продуктов реакций. В связи с этим, широкое распространение получили детекторы (далее - «черенковские детекторы»), в которых идентификация заряженных частиц основана на использовании свойств ИВЧ, таких как существование пороговой энергии для возникновения излучения, зависимость угла излучения от скорости частицы и свойств радиатора (показатель преломления, толщина). Современные виды черенковских детекторов (ЧД): пороговые черенковские счетчики, детекторы кольцевого изображения (RICH - Ring Imaging Chcrenkov, Proximity RICH), DIRC детекторы (Detection of Internally Reflected Cherenkov light - основаны на эффекте полного внутреннего отражения). В современных ЧД, в основном, используются газообразные или жидкие радиаторы для регистрации электронов, протонов, или мезонов.
В связи с появлением пучков релятивистских тяжелых ионов (РТИ) с очень малой угловой и энергетической расходимостями в GSI (Институт физики тяжелых ионов, Дармштадт, Германия) и CERN растет интерес к ИВЧ РТИ в твердотельных радиаторах, например, обсуждается задача создания черенковских времяпролетных детекторов для SuperFRS на будущем ускорительном комплексе FAIR в GSI. Твердотельные радиаторы обладают рядом преимуществ: позволяют резко сократить размеры ЧД, по сравнению с жидкими и газообразными радиаторами, использовать новые схемы для эксперименталь-
([СгЫ - Сг(ио)]2 + [5,(щ) - ^Ы]2) • (2.18)
Таким образом, формулы (2.8-2.10) и (2.17-2.18) идентичны, но изменение, формы представления интегралов Френеля приводит к замене в формуле (2.10)
С —> С и & —> с соответствующей заменой аргументов ро > щ и р —> щ,
Отметим, что формулы (2.17-2.18) совпадают с (1.43-1.44) из [57]. Небольшие отличия в выражениях для аргументов интегралов Френеля - (1.45) и (2.15) сохраняются, несмотря на то, что в [57] и для вывода (2.15) использовались интегралы Френеля одного вида (2.11).
Полученные формулы (2.6, 2.8-2.10) или (2.15, 2.17-2.18) содержат интегралы Френеля и в силу аналогичности формулам, возникающим в теории дифракции Френеля [62], описывают сложную дифракционно-подобную структу-
2.2. Оценка ширины углового распределения излучения Вавилова-Черенкова релятивистских тяжелых ионов в приближении тонкого радиатора
2.2.1. Ширина углового распределения излучения
Вавилова-Черенкова релятивистских тяжелых ионов для фиксированной длины волны излученных фотонов
В [57] вводится выражение (1.46) для оценки ширины угловых распределений ИВЧ РТИ в тонком радиаторе, однако не указано, каким образом оно получено. Поэтому для проверки справедливости (1.46) независимо получим выражение для оценки ширины угловых распределений ИВЧ РТИ в тонком радиаторе.
Из соотношения (1.2) можно сделать следующее качественное предположение: если вследствие торможения скорость РТИ уменьшается (гд < г>о), то и
где род и иод связаны соотношением: Код — Ролл/77/^-
ру спектральных и угловых распределений ИВЧ РТИ.