Particle shower
কণা পদার্থবিজ্ঞানে, ঝরনা হল ঘন পদার্থের সাথে মিথস্ক্রিয়াশীল একটি উচ্চ-শক্তির কণার ফলস্বরূপ উৎপাদিত গৌণ কণাগুলির একটি প্রপাত। আগত কণাটি মিথস্ক্রিয়া করে, কম শক্তির সাথে একাধিক নতুন কণা তৈরি করে; এগুলির প্রত্যেকটি একইভাবে মিথস্ক্রিয়া করে, এমন একটি প্রক্রিয়া যা হাজার হাজার, লক্ষ লক্ষ বা এমনকি কোটি কোটি কম-শক্তির কণা তৈরি না হওয়া পর্যন্ত অব্যাহত থাকে। এরপরে এগুলি পদার্থে বন্ধ করে দেওয়া হয় এবং শোষিত হয়। প্রধানত দুই ধরনের ঝরনা রয়েছে। তড়িৎচুম্বকীয় বর্ষণ এমন একটি কণা দ্বারা উত্পাদিত হয় যা প্রাথমিকভাবে বা একচেটিয়াভাবে তড়িৎচুম্বকীয় বলের মাধ্যমে যোগাযোগ করে, সাধারণত একটি ফোটন বা ইলেক্ট্রন। হ্যাড্রনিক ঝরনা হ্যাড্রন দ্বারা উৎপন্ন হয় (অর্থাৎ। নিউক্লিয়ন এবং কোয়ার্ক দিয়ে তৈরি অন্যান্য কণা), এবং বেশিরভাগ শক্তিশালী পারমাণবিক শক্তির মাধ্যমে অগ্রসর হয়। তড়িৎচুম্বকীয় ঝরনা একটি তড়িৎচুম্বকীয় ঝরনা শুরু হয় যখন একটি উচ্চ-শক্তির ইলেক্ট্রন, পজিট্রন বা ফোটন কোনও উপাদানে প্রবেশ করে। উচ্চ শক্তিতে (কয়েকটি এম. ই. ভি-র উপরে), যেখানে আলোক-বৈদ্যুতিক প্রভাব এবং কম্পটন বিচ্ছুরণ নগণ্য, ফোটনগুলি প্রাথমিকভাবে জোড়া উৎপাদনের মাধ্যমে পদার্থের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে-অর্থাৎ, তারা একটি পারমাণবিক নিউক্লিয়াস বা ইলেক্ট্রনের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে একটি ইলেক্ট্রন-পজিট্রন জুটিতে রূপান্তরিত হয় গতিবেগ সংরক্ষণের জন্য। উচ্চ-শক্তির ইলেকট্রন এবং পজিট্রন প্রাথমিকভাবে ফোটন নির্গত করে, যে প্রক্রিয়াকে ব্রেমসট্রাহলাং বলা হয়। এই দুটি প্রক্রিয়া (জোড়া উৎপাদন এবং ব্রেমসট্রাহলং) অব্যাহত থাকে, যার ফলে ফোটনগুলি জোড়া উৎপাদনের সীমার নিচে না যাওয়া পর্যন্ত শক্তির হ্রাসকারী কণাগুলির একটি ক্যাসকেডের দিকে পরিচালিত করে এবং ব্রেমসট্রাহলং ব্যতীত অন্য ইলেকট্রনগুলির শক্তি হ্রাস আধিপত্য বিস্তার করতে শুরু করে। এই সম্পর্কিত মিথস্ক্রিয়াগুলির জন্য অতিক্রম করা পদার্থের বৈশিষ্ট্যগত পরিমাণকে বিকিরণ দৈর্ঘ্য বলা হয়। উভয়ই গড় দূরত্ব যার উপর একটি উচ্চ-শক্তির ইলেক্ট্রন তার শক্তির 1/ই ছাড়া সমস্ত শক্তি ব্রেমসট্রাহলাং দ্বারা এবং একটি উচ্চ শক্তির ফোটন দ্বারা জোড়া উৎপাদনের জন্য গড় মুক্ত পথের 7/9 হারায়। ক্যাসকেড স্কেলের দৈর্ঘ্য; "ঝরনা গভীরতা" প্রায় সেই সম্পর্ক দ্বারা নির্ধারিত হয় যেখানে পদার্থের বিকিরণ দৈর্ঘ্য, এবং সমালোচনামূলক শক্তি (সমালোচনামূলক শক্তিকে সেই শক্তি হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা যেতে পারে যেখানে ব্রেম্সস্ট্রালাং এবং আয়নীকরণের হার সমান। একটি মোটামুটি অনুমান)। শাওয়ারের গভীরতা শক্তির সাথে লগারিদমিকভাবে বৃদ্ধি পায়, অন্যদিকে শাওয়ারের পার্শ্বীয় বিস্তার মূলত ইলেকট্রনের একাধিক বিচ্ছুরণের কারণে হয়। শাওয়ার পর্যন্ত সর্বাধিক শাওয়ারটি ব্যাসার্ধ <1 বিকিরণ দৈর্ঘ্যের একটি সিলিন্ডারে থাকে। সেই বিন্দু ছাড়িয়ে ইলেকট্রনগুলি ক্রমবর্ধমানভাবে একাধিক বিচ্ছুরণ দ্বারা প্রভাবিত হয় এবং মোলিয়ার ব্যাসার্ধের সাথে পার্শ্বীয় আকারের স্কেলগুলি। ঝরনাতে ফোটনগুলির বিস্তার মোলিয়ের ব্যাসার্ধ স্কেলিং থেকে বিচ্যুতি সৃষ্টি করে। যাইহোক, প্রায় 95 শতাংশ ঝরনা ব্যাসার্ধ সহ একটি সিলিন্ডারে পার্শ্বীয়ভাবে থাকে। তড়িৎচুম্বকীয় প্রপাতগুলিতে শক্তি নিক্ষেপণের গড় অনুদৈর্ঘ্য রূপরেখাটি একটি গামা বন্টন দ্বারা যুক্তিসঙ্গতভাবে ভালভাবে বর্ণনা করা হয়েছেঃ যেখানে, প্রাথমিক শক্তি এবং মন্টে কার্লো বা পরীক্ষামূলক তথ্যের সাথে লাগানো পরামিতি। হ্যাড্রনিক শাওয়ার হ্যাড্রন শাওয়ারের বিস্তার ঘটায় এমন শারীরিক প্রক্রিয়াগুলি বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় শাওয়ারের প্রক্রিয়াগুলির থেকে যথেষ্ট আলাদা। আপতিত হ্যাড্রন শক্তির প্রায় অর্ধেক অতিরিক্ত সেকেন্ডারিগুলিতে প্রেরণ করা হয়। অবশিষ্টাংশ ধীর পিয়নের বহু-কণা উৎপাদনে এবং অন্যান্য প্রক্রিয়াগুলিতে ব্যবহৃত হয়। হ্যাড্রনিক বর্ষণের বিকাশ নির্ধারণ করে এমন ঘটনাগুলি হলঃ হ্যাড্রন উৎপাদন, পারমাণবিক উত্তেজনা হ্রাস এবং পিয়োন ও মিউওন ক্ষয়। নিরপেক্ষ পিয়নের পরিমাণ, গড়ে উৎপাদিত পিয়নের এক-তৃতীয়াংশ এবং তাদের শক্তি বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় বর্ষণের আকারে নষ্ট হয়ে যায়। হ্যাড্রনিক শাওয়ারের আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য হল এটি বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় শাওয়ারের তুলনায় বিকশিত হতে বেশি সময় নেয়। এটি পিয়োন এবং ইলেকট্রন প্রবর্তিত ঝরনাগুলির জন্য উপস্থিত কণার সংখ্যা বনাম গভীরতার তুলনা করে দেখা যেতে পারে। পারমাণবিক মিথস্ক্রিয়া দৈর্ঘ্যের সাথে হ্যাড্রনিক ঝরনা স্কেলের অনুদৈর্ঘ্য বিকাশঃ পার্শ্বীয় ঝরনা বিকাশ λ দিয়ে স্কেল করে না। তাত্ত্বিক বিশ্লেষণ ইলেকট্রনিক শাওয়ারের ক্যাসকেড তত্ত্বের একটি সহজ মডেলকে ইন্টিগ্রো-পার্টিয়াল ডিফারেনশিয়াল সমীকরণের একটি সেট হিসাবে প্রণয়ন করা যেতে পারে। ধরা যাক Π (E, x) dE এবং γ (E, x) dE যথাক্রমে E এবং E + dE এর মধ্যে শক্তি সহ কণা এবং ফোটনের সংখ্যা (এখানে x হল উপাদান বরাবর দূরত্ব)। একইভাবে ধরা যাক γ (E, E ') dE' হল E শক্তির একটি ফোটন E 'এবং E' + dE 'এর মধ্যে শক্তি সহ একটি ইলেক্ট্রন উৎপাদন করার জন্য প্রতি একক পথ দৈর্ঘ্যের সম্ভাবনা। পরিশেষে ধরা যাক π (E, E ') dE' হল প্রতি একক পথ দৈর্ঘ্যের E শক্তির একটি ইলেকট্রনের জন্য E 'এবং E' + dE 'এর মধ্যে শক্তি সহ একটি ফোটন নির্গত করার সম্ভাবনা। ইন্টিগ্রো-ডিফারেনশিয়াল সমীকরণের সেট যা Π এবং কুলু পরিচালনা করে γ দ্বারা দেওয়া হয় এবং π কম শক্তির জন্য এবং উচ্চতর শক্তির জন্য পাওয়া যায়। উদাহরণস্বরূপ, মহাজাগতিক রশ্মি নিয়মিতভাবে পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলে আঘাত করে এবং বায়ুমণ্ডলের মধ্য দিয়ে এগিয়ে যাওয়ার সময় তারা বৃষ্টি সৃষ্টি করে। এই বায়ুপ্রবাহ থেকেই প্রথম মিউওন এবং পিয়োন পরীক্ষামূলকভাবে সনাক্ত করা হয়েছিল এবং আজ এগুলি অতি-উচ্চ-শক্তির মহাজাগতিক রশ্মি পর্যবেক্ষণের উপায় হিসাবে বেশ কয়েকটি পরীক্ষায় ব্যবহৃত হয়। কিছু পরীক্ষা, যেমন ফ্লাই 'স আই, ঝরনাটির সর্বোচ্চ তীব্রতায় দৃশ্যমান বায়ুমণ্ডলীয় ফ্লুরোসেন্স পর্যবেক্ষণ করেছে; অন্যরা, যেমন হ্যাভেরাহ পার্ক পরীক্ষা, মাটির একটি বড় অঞ্চলে জমা হওয়া শক্তির নমুনা নিয়ে ঝরনাটির অবশিষ্টাংশ সনাক্ত করেছে। উচ্চ-শক্তির কণা ত্বরকগুলিতে নির্মিত কণা সনাক্তকারীগুলিতে, ক্যালরিমিটার নামে একটি যন্ত্র কণার শক্তিকে একটি ঝরনা তৈরি করে রেকর্ড করে এবং তারপরে ফলস্বরূপ জমা হওয়া শক্তি পরিমাপ করে। অনেক বড় আধুনিক ডিটেক্টরের একটি বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় ক্যালোরিমিটার এবং একটি হ্যাড্রনিক ক্যালোরিমিটার উভয়ই রয়েছে, যার প্রতিটি বিশেষভাবে সেই নির্দিষ্ট ধরনের ঝরনা তৈরি করতে এবং সংশ্লিষ্ট ধরনের কণার শক্তি পরিমাপ করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। আরও দেখুন এয়ার শাওয়ার (পদার্থবিজ্ঞান), বায়ুমণ্ডলে উৎপাদিত আয়নিত কণা এবং বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় বিকিরণের একটি বিস্তৃত (অনেক কিলোমিটার প্রশস্ত) ক্যাসকেড যখন একটি প্রাথমিক মহাজাগতিক রশ্মি (অর্থাৎ। বহির্জাগতিক উৎসের একটি) আমাদের বায়ুমণ্ডলে প্রবেশ করে। টেলিস্কোপ অ্যারে প্রকল্প ম্যাজিক চেরেনকভ টেলিস্কোপ উচ্চ উচ্চতা জল চেরেনকভ পরীক্ষা পিয়ের অগার অবজারভেটরি এটিএলএএস পরীক্ষা ক্যালোরিমিটার সিএমএস পরীক্ষা, বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় এবং হ্যাড্রনিক ক্যালোরিমিটার সংঘর্ষ ক্যাসকেড, একটি কঠিন রেফারেন্সের মধ্যে পরমাণুর মধ্যে সংঘর্ষের একটি সেট "পদার্থের মধ্য দিয়ে কণাগুলির উত্তরণ", পরীক্ষামূলক কণা পদার্থবিজ্ঞান থেকে