Взаимодействие тяжелых заряженных частиц с веществом

Основной механизм взаимодействия тяжелых заряженных частиц с веществом таков. Частица, пролетая сквозь вещество, “расталкивает” атомные электроны своим кулоновским полем. За счет этого частица постепенно теряет энергию, а атомы либо ионизируются, либо возбуждаются. Растеряв свою энергию, частица останавливается. Из-за дальнодействующего характера кулоновских сил пролетающая частица успевает “растолкать” очень большое количество электронов.

Ионизация и возбуждение является первичными процессами. Вторичными процессами могут быть увеличение скорости молекулярного – теплового движения, характеристическое рентгеновское излучение, радиолюминесценция, химические процессы.

Сама пролетающая частица при столкновении с отдельным электроном мало отклоняется от своего пути из-за ее большой массы (сравнительно с массой электрона). К тому же и эти малые отклонения почти целиком компенсируют друг друга при огромном числе хаотически ориентированных столкновений. Поэтому траектория тяжелой заряженной частицы в веществе практически прямолинейна. Потеряв всю энергию, частица останавливается. Расстояние, пройденное частицей в веществе, называется пробегом. Основными физическими величинами, характеризующими прохождение тяжелых частиц, являются потери энергии на единицу пути и полный пробег частицы в веществе.

Средний линейный пробег a–частицы зависит от её энергии. В воздухе он равен нескольким сантиметрам, в жидкости и в живом организме – 10 – 100 мкм. После того, как скорость a–частицы замедляется до скорости молекулярно-теплового движения, она, захватив два электрона в веществе, превращается в атом гелия.

Взаимодействие a–частиц с ядрами значительно более редкий процесс, чем ионизация. При этом возможны ядерные реакции, а так же рассеяниеa–частиц.