Particule Elementare

In anii 30 nu existau inca la dispozitia fizicienilor acceleratoarele de particule incarcate la energii mari. Singurele surse posibile, de unde au putut fi culese informatiile despre procesele care se produc la energii mari si, in particular, despre procese cu formarea de particule de tipul celor prevazute de Yukawa, au putut fi numai radiatiile cosmice. De aceea, cercetarea radiatiei cosmice a castigat in acesti ani o importanta deosebita.

Radiatia cosmica se imparte in primara si secundara. Radiatia primara reprezinta un flux de particule incarcate foarte rapide (in principal, protonii), a caror energie atinge 1016?1017eV. Radiatia secundara, care se naste prin interactiunea radiatiei primare cu atmosfera terestra, este de diferite tipuri. Foarte interesante s-au dovedit a fi experientele pentru cercetarea componentei razelor cosmice. O experienta a constat in masurarea intensitatii razelor cosmice dupa trecerea, lor prin straturi de plumb de diferite grosimi. Particulele care au trecut s-au inregistrat cu ajutorul unui telescop de contori asezat in pozitie verticala, constand din trei contori, conectati intr-o schema de coincidenta tripla, care a inregistrat particulele ce veneau numai din directie strict verticala.

Ca rezultat al masuratorilor a fost obtinuta o curba, din alura careia este clar ca intensitatea N a radiatiilor cosmice scadea foarte repede pe primii 5-10 cm ai parcursului lor si aproape nu se modifica prin marirea in continuare a grosimii placii de plumb. Aceasta arata ca in componenta razelor cosmice sunt doua componente esential diferite: una moale, adica puternic absorbita de plumb si alta tare, adica cea care trece prin grosimi de plumb mari. S-a aratat ca unul dintre mecanismele posibile de pierdere de energie a particulelor rapide incarcate este pierderea prin radiatia de franare, adica prin emiterea de fotoni in procesul de franare a particulelor in campul coulombian al nucleelor mediului. Radiatia de frinare este proportionala cu patratul acceleratiei si prin urmare (pentru acelasi z, adica aceeasi forta de interactiune), invers proportionala eu patratul maselor particulelor. Particulele incarcate pierd deosebit de intens energie prin radiatie de franare la miscarea in medii dense (de exemplu, solide), unde datorita densitatii mari a nucleelor este foarte mare probabilitatea franarii coulombiene. Dependenta invers proportionala a intensitatii radiatiei de franare de patratul maselor particulelor conduce la faptul ca radiatia de franare este neesentiala pentru particule cu masa mare, de exemplu protoni si este procesul de baza al pierderii energiei pentru electronii rapizi. Astfel, se poate intimpla ca fotonii ce se formeaza ca rezultat al frinarii electronilor sa aiba energia E?

> 2mec2 unde me este masa electronului. In acest caz, cuantele ? pot genera in cimpul nucleului atomic perechi electron-pozitron a caror franare conduce la rindul ei la aparitia de fotoni si asa mai departe pina cind energia ...