Radiação de transição

A radiação de transição é a radiação eletromagnética que surge quando uma partícula carregada e altamente relativística passa pela interface de dois meios com diferentes permissividades ao passar pela matéria . A energia desta radiação está tipicamente entre 5  keV e 15 keV, ou seja, na faixa do espectro de raios-X . ${\ displaystyle \ varepsilon}$

Explicação

Vários modelos podem ser usados ​​para explicar a radiação de transição. Mesmo que as explicações individuais sejam diferentes, elas não se contradizem.

Com o chamado "modelo de carga de espelho" , a radiação de transição é explicada pelo fato de que a partícula carregada no meio da outra permissividade gera uma carga de espelho que, juntamente com a carga de partícula que se aproxima , representa um dipolo variável . Este dipolo mutável emite fótons .

Uma segunda perspectiva olha para os dipolos variáveis ​​no tempo que a partícula carregada induz em seu caminho no respectivo meio. Todos esses dipolos que variam no tempo em um plano perpendicular à direção do movimento da partícula carregada emitem seus trens de onda ao mesmo tempo. Devido à diferença de fase dos trens de ondas enviados em locais diferentes, entretanto, geralmente há interferência destrutiva . Uma vez que os trens de ondas são emitidos escalonados no tempo ao longo da direção do movimento, as diferenças de fase resultantes significam que a radiação apenas interfere construtivamente na interface em um volume alinhado na direção do caminho da partícula.

Outra forma de explicação mostra que a radiação emitida corresponde à diferença entre as duas soluções das equações de Maxwell (não homogêneas) para campos eletromagnéticos, cada uma considerada em um dos dois meios. Para ser mais claro: como o campo elétrico da partícula observada é diferente nos dois meios, ela precisa "sacudir" essa diferença ao passar pela interface.

propriedades

A intensidade da radiação electromagnética emitida principalmente na direcção para a frente é dada pelo factor de Lorentz , a carga da partícula e as frequências de plasma e os dois meios. A energia irradiada é, portanto, diretamente proporcional a . O máximo da distribuição angular encontra-se na direção direta no ângulo de emissão . Por razões de simetria, entretanto, não há emissão diretamente na direção do movimento das partículas. ${\ displaystyle I}$${\ displaystyle I = {\ frac {\ gamma \, q ^ {2} \, (\ omega _ {1} - \ omega _ {2}) ^ {2}} {3c}}}$ ${\ displaystyle \ gamma = {\ frac {E} {mc ^ {2}}}}$${\ displaystyle q}$ ${\ displaystyle \ omega _ {1}}$${\ displaystyle \ omega _ {2}}$${\ displaystyle \ gamma}$${\ displaystyle \ theta = {\ frac {1} {\ gamma}}}$

Em contraste com o efeito Tscherenkov , a radiação de transição não mostra nenhum comportamento de limite, de modo que, de acordo com os cálculos clássicos, uma intensidade de radiação diferente de zero pode ser esperada mesmo para baixas velocidades de partícula. Em termos de mecânica quântica, isso pode ser interpretado como uma probabilidade de emissão de fótons muito baixa, mas diferente de zero.

usar

A radiação de transição é usada na física de alta energia para detectar e identificar partículas de alta energia (especialmente elétrons e hadrons) de energias de cerca de 1 GeV em detectores de radiação de transição (TRD). A dependência da intensidade da radiação no fator de Lorentz permite tirar conclusões sobre a energia da partícula se a massa da partícula for conhecida. Se, por outro lado, a energia da partícula é conhecida, a massa da partícula pode ser determinada e, assim, a partícula pode ser identificada. ${\ displaystyle \ gamma}$

Histórico

A teoria da radiação de transição, publicada em 1946 por Ginsburg e Frank , explicava a radiação de Lilienfeld como uma forma de radiação de transição.

Evidência individual

1. ↑ ^{a b} Jochen Schnapka: detecção de trilha dupla usando a leitura do cátodo no detector de radiação de transição ZEUS . Arquivado do original em 26 de junho de 2007. Informação: O link do arquivo foi inserido automaticamente e ainda não foi verificado. Verifique o link original e o arquivo de acordo com as instruções e, em seguida, remova este aviso. In: Bonn University (Hrsg.): Tese de Diploma University of Bonn . Outubro de 1998. Recuperado em 2 de fevereiro de 2008.  @ 1@ 2Modelo: Webachiv / IABot / www-zeus.physik.uni-bonn.de
2. ↑ Frank Hagenbuck: Desenvolvimento de um novo método de imagem para radiografia de subtração digital com radiação de transição no microtron Mainz MAMI . In: Mainz University (Hrsg.): Doutorado Johannes Gutenberg University Mainz . Março de 2002.
3. ↑ John D. Jackson: Eletrodinâmica Clássica . de Gruyter, 2002, ISBN 3-11-016502-3 . 
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5. ^ VL Ginsburg e IM Frank, J. Exp. Theoret. Phys. (URSS) 16 (1946), página 15.