Particle shower
कण भौतिकी में, एक बौछार घने पदार्थ के साथ बातचीत करने वाले उच्च-ऊर्जा वाले कण के परिणामस्वरूप उत्पन्न माध्यमिक कणों का एक झरना है। आने वाला कण परस्पर क्रिया करता है, कम ऊर्जा के साथ कई नए कणों का उत्पादन करता है; इनमें से प्रत्येक फिर उसी तरह से परस्पर क्रिया करता है, एक प्रक्रिया जो तब तक जारी रहती है जब तक कि कई हजारों, लाखों, या यहां तक कि अरबों कम ऊर्जा वाले कणों का उत्पादन नहीं हो जाता है। फिर इन्हें पदार्थ में रोक दिया जाता है और अवशोषित कर लिया जाता है। बौछारों के दो बुनियादी प्रकार हैं। विद्युत चुम्बकीय वर्षा एक कण द्वारा उत्पादित होती है जो मुख्य रूप से या विशेष रूप से विद्युत चुम्बकीय बल, आमतौर पर एक फोटॉन या इलेक्ट्रॉन के माध्यम से परस्पर क्रिया करता है। हैड्रोनिक बौछारें हैड्रॉन द्वारा उत्पादित की जाती हैं (अर्थात। नाभिक और क्वार्क से बने अन्य कण), और ज्यादातर मजबूत परमाणु बल के माध्यम से आगे बढ़ते हैं। विद्युत चुम्बकीय बौछार एक विद्युत चुम्बकीय बौछार तब शुरू होती है जब एक उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन, पॉज़िट्रॉन या फोटॉन किसी सामग्री में प्रवेश करता है। उच्च ऊर्जाओं पर (कुछ एम. ई. वी. से ऊपर), जिसमें फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव और कॉम्पटन प्रकीर्णन महत्वहीन होते हैं, फोटॉन मुख्य रूप से युग्म उत्पादन के माध्यम से पदार्थ के साथ बातचीत करते हैं-यानी, वे एक इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े में परिवर्तित हो जाते हैं, जो गति को संरक्षित करने के लिए एक परमाणु नाभिक या इलेक्ट्रॉन के साथ बातचीत करते हैं। उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन मुख्य रूप से फोटॉन का उत्सर्जन करते हैं, एक प्रक्रिया जिसे ब्रेम्सस्ट्रालंग कहा जाता है। ये दोनों प्रक्रियाएँ (युग्म उत्पादन और ब्रेम्स्ट्रालंग) जारी रहती हैं, जिससे ऊर्जा के कणों में कमी आती है जब तक कि फोटॉन युग्म उत्पादन सीमा से नीचे नहीं गिर जाते, और ब्रेम्स्ट्रालंग के अलावा अन्य इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा हानि हावी होने लगती है। इन संबंधित अंतःक्रियाओं के लिए पार की गई पदार्थ की विशिष्ट मात्रा को विकिरण की लंबाई कहा जाता है। यह दोनों औसत दूरी है जिस पर एक उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन अपनी ऊर्जा का 1/ई ब्रेम्सस्ट्रालंग द्वारा खो देता है और एक उच्च ऊर्जा फोटॉन द्वारा युग्म उत्पादन के लिए औसत मुक्त पथ का 7/9 खो देता है। कैस्केड स्केल की लंबाई के साथ; "शॉवर की गहराई" लगभग इस संबंध से निर्धारित होती है कि पदार्थ की विकिरण लंबाई कहाँ है, और महत्वपूर्ण ऊर्जा है (महत्वपूर्ण ऊर्जा को उस ऊर्जा के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जिसमें ब्रेम्सस्ट्रालंग और आयनीकरण दर समान हैं। एक मोटा अनुमान है)। बौछार की गहराई ऊर्जा के साथ लघुगणकीय रूप से बढ़ती है, जबकि बौछार का पार्श्व प्रसार मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनों के कई प्रकीर्णन के कारण होता है। अधिकतम शॉवर तक शॉवर त्रिज्या <1 विकिरण लंबाई वाले सिलेंडर में निहित होता है। उस बिंदु से परे इलेक्ट्रॉन तेजी से कई प्रकीर्णन से प्रभावित होते हैं, और मोलियर त्रिज्या के साथ पार्श्व आकार के तराजू। स्नान में फोटॉनों का प्रसार मोलियर त्रिज्या स्केलिंग से विचलन का कारण बनता है। हालांकि, लगभग 95 प्रतिशत शॉवर त्रिज्या वाले सिलेंडर में पार्श्व रूप से निहित होते हैं। विद्युत चुम्बकीय कैस्केड में ऊर्जा निक्षेपण की औसत अनुदैर्ध्य रूपरेखा को गामा वितरण द्वारा यथोचित रूप से अच्छी तरह से वर्णित किया गया हैः जहां, प्रारंभिक ऊर्जा है और मोंटे कार्लो या प्रयोगात्मक डेटा के साथ फिट होने वाले पैरामीटर हैं। हैड्रोनिक शॉवर भौतिक प्रक्रियाएँ जो हैड्रॉन शॉवर के प्रसार का कारण बनती हैं, विद्युत चुम्बकीय शॉवर की प्रक्रियाओं से काफी अलग होती हैं। आपतित हैड्रॉन ऊर्जा का लगभग आधा अतिरिक्त द्वितीयक को पारित किया जाता है। शेष का उपभोग धीमी पायंस के बहु-कण उत्पादन और अन्य प्रक्रियाओं में किया जाता है। हैड्रोनिक बौछारों के विकास को निर्धारित करने वाली घटनाएं हैंः हैड्रॉन उत्पादन, परमाणु विकर्षण और पायोन और म्यूऑन क्षय। न्यूट्रल पायंस की मात्रा, औसतन उत्पादित पायंस का एक तिहाई होती है और उनकी ऊर्जा विद्युत चुम्बकीय बौछारों के रूप में नष्ट हो जाती है। हैड्रोनिक शॉवर की एक अन्य महत्वपूर्ण विशेषता यह है कि इसे विकसित होने में विद्युत चुम्बकीय शॉवर की तुलना में अधिक समय लगता है। इसे पायोन और इलेक्ट्रॉन शुरू की गई बौछारों के लिए मौजूद कणों की संख्या बनाम गहराई की तुलना करके देखा जा सकता है। हैड्रोनिक बौछारों का अनुदैर्ध्य विकास परमाणु अंतःक्रिया की लंबाई के साथ होता हैः पार्श्व बौछार का विकास λ के साथ नहीं होता है। सैद्धांतिक विश्लेषण इलेक्ट्रॉनिक शावर के कैस्केड सिद्धांत के लिए एक सरल मॉडल को समाकलन-आंशिक विभेदक समीकरणों के एक समूह के रूप में तैयार किया जा सकता है। मान लीजिए कि Π (E, x) dE और γ (E, x) dE क्रमशः E और E + dE के बीच ऊर्जा वाले कणों और फोटॉनों की संख्या है (यहाँ x पदार्थ के साथ दूरी है)। इसी तरह मान लीजिए कि γ (E, E ') dE' ऊर्जा E के एक फोटॉन के लिए E 'और E' + dE 'के बीच ऊर्जा के साथ एक इलेक्ट्रॉन का उत्पादन करने के लिए प्रति इकाई पथ लंबाई की संभावना है। अंत में माना कि π (E, E ') dE' ऊर्जा E के एक इलेक्ट्रॉन के लिए E 'और E' + dE 'के बीच ऊर्जा के साथ एक फोटॉन का उत्सर्जन करने के लिए प्रति इकाई पथ लंबाई की संभावना है। समाकलन-विभेदक समीकरणों का समुच्चय जो Π और γ को नियंत्रित करता है, γ और π द्वारा दिया जाता है, कम ऊर्जाओं के लिए और उच्च ऊर्जाओं के लिए पाया जाता है। उदाहरण ब्रह्मांडीय किरणें नियमित रूप से पृथ्वी के वायुमंडल से टकराती हैं, और जब वे वायुमंडल के माध्यम से आगे बढ़ती हैं तो वे बौछारें पैदा करती हैं। यह इन हवा की बौछारों से था कि पहले म्यूऑन और पियॉन का प्रयोगात्मक रूप से पता लगाया गया था, और उनका उपयोग आज कई प्रयोगों द्वारा अति-उच्च-ऊर्जा ब्रह्मांडीय किरणों को देखने के साधन के रूप में किया जाता है। फ्लाईज़ आई जैसे कुछ प्रयोगों ने शॉवर की चरम तीव्रता पर उत्पादित दृश्यमान वायुमंडलीय प्रतिदीप्ति का अवलोकन किया है; अन्य, जैसे हावेरा पार्क प्रयोग, ने जमीन पर एक बड़े क्षेत्र में जमा ऊर्जा का नमूना लेकर शॉवर के अवशेषों का पता लगाया है। उच्च-ऊर्जा कण त्वरक पर निर्मित कण डिटेक्टरों में, एक उपकरण जिसे कैलोरीमीटर कहा जाता है, कणों की ऊर्जा को रिकॉर्ड करता है और उन्हें एक शॉवर का उत्पादन करने के लिए प्रेरित करता है और फिर परिणामस्वरूप जमा ऊर्जा को मापता है। कई बड़े आधुनिक डिटेक्टरों में एक विद्युत चुम्बकीय कैलोरीमीटर और एक हैड्रोनिक कैलोरीमीटर दोनों होते हैं, जिनमें से प्रत्येक को विशेष रूप से उस विशेष प्रकार के शॉवर का उत्पादन करने और संबंधित प्रकार के कण की ऊर्जा को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है। एयर शॉवर (भौतिकी) भी देखें, जो आयनीकृत कणों और विद्युत चुम्बकीय विकिरण का एक व्यापक (कई किलोमीटर चौड़ा) झरना है जो वायुमंडल में उत्पन्न होता है जब एक प्राथमिक ब्रह्मांडीय किरण (अर्थात। एक अलौकिक मूल) हमारे वायुमंडल में प्रवेश करता है। दूरबीन सरणी परियोजना मैजिक चेरेंकोव दूरबीन उच्च ऊंचाई जल चेरेंकोव प्रयोग पियरे ऑगर वेधशाला एटीएलएएस प्रयोग कैलोरीमीटर सीएमएस प्रयोग, विद्युत चुम्बकीय और हैड्रोनिक कैलोरीमीटर टकराव कैस्केड, एक ठोस संदर्भ में परमाणुओं के बीच टकराव का एक सेट "पदार्थ के माध्यम से कणों का मार्ग", प्रायोगिक कण भौतिकी से