Particle shower
ذرہ طبیعیات میں، شاور ثانوی ذرات کا ایک جھرن ہے جو گھنے مادے کے ساتھ تعامل کرنے والے اعلی توانائی والے ذرہ کے نتیجے میں پیدا ہوتا ہے۔ آنے والا ذرہ تعامل کرتا ہے، کم توانائی کے ساتھ متعدد نئے ذرات پیدا کرتا ہے۔ ان میں سے ہر ایک پھر اسی طرح تعامل کرتا ہے، ایک ایسا عمل جو ہزاروں، لاکھوں، یا یہاں تک کہ اربوں کم توانائی کے ذرات پیدا ہونے تک جاری رہتا ہے۔ اس کے بعد انہیں اس معاملے میں روک کر جذب کر لیا جاتا ہے۔ شاور کی دو بنیادی قسمیں ہیں۔ برقی مقناطیسی شاور ایک ایسے ذرہ کے ذریعے پیدا ہوتے ہیں جو بنیادی طور پر یا خصوصی طور پر برقی مقناطیسی قوت، عام طور پر ایک فوٹون یا الیکٹران کے ذریعے تعامل کرتے ہیں۔ ہیڈرونک شاور ہیڈرون کے ذریعے پیدا ہوتے ہیں (یعنی۔ نیوکلین اور کوارک سے بنے دیگر ذرات)، اور زیادہ تر مضبوط جوہری قوت کے ذریعے آگے بڑھتے ہیں۔ برقی مقناطیسی شاور برقی مقناطیسی شاور اس وقت شروع ہوتا ہے جب ایک اعلی توانائی والا الیکٹران، پوزیٹرون یا فوٹون کسی مادے میں داخل ہوتا ہے۔ اعلی توانائیوں پر (چند ایم ای وی سے اوپر)، جس میں فوٹو الیکٹرک اثر اور کامپٹن بکھرنا غیر اہم ہوتا ہے، فوٹون بنیادی طور پر جوڑی کی پیداوار کے ذریعے مادے کے ساتھ تعامل کرتے ہیں-یعنی، وہ الیکٹران پوزیٹرون جوڑے میں تبدیل ہو جاتے ہیں، رفتار کو بچانے کے لیے جوہری مرکزے یا الیکٹران کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔ اعلی توانائی والے الیکٹران اور پوزیٹران بنیادی طور پر فوٹون خارج کرتے ہیں، یہ عمل بریمسٹراولنگ کہلاتا ہے۔ یہ دونوں عمل (جوڑی کی پیداوار اور بریمسٹراولنگ) جاری رہتے ہیں، جس کی وجہ سے توانائی کے ذرات میں کمی آتی ہے جب تک کہ فوٹون جوڑی کی پیداوار کی حد سے نیچے نہ آ جائیں، اور بریمسٹراولنگ کے علاوہ الیکٹرانوں کے توانائی کے نقصانات غالب ہونے لگتے ہیں۔ ان متعلقہ تعاملات کے لیے گزرنے والی مادے کی خصوصیت کی مقدار کو تابکاری کی لمبائی کہا جاتا ہے۔ یہ وہ اوسط فاصلہ ہے جس پر ایک اعلی توانائی والا الیکٹران اپنی توانائی کا 1/e کے علاوہ تمام کھو دیتا ہے اور اعلی توانائی والے فوٹون کے ذریعے جوڑے کی پیداوار کے لیے اوسط آزاد راستے کا 7/9 کھو دیتا ہے۔ جھرن پیمانے کی لمبائی کے ساتھ ؛ "شاور کی گہرائی" کا تعین تقریبا اس تعلق سے ہوتا ہے کہ مادے کی تابکاری کی لمبائی کہاں ہے، اور یہ اہم توانائی ہے (اہم توانائی کو اس توانائی کے طور پر بیان کیا جا سکتا ہے جس میں بریمسٹرہلنگ اور آئنائزیشن کی شرحیں برابر ہیں۔ ایک کھردرا تخمینہ ہے)۔ شاور کی گہرائی توانائی کے ساتھ لوگرتھمک طور پر بڑھتی ہے، جبکہ شاور کا پس منظر پھیلاؤ بنیادی طور پر الیکٹرانوں کے متعدد بکھرنے کی وجہ سے ہوتا ہے۔ زیادہ سے زیادہ شاور تک شاور ایک سلنڈر میں موجود ہوتا ہے جس کا رداس <1 تابکاری کی لمبائی ہوتی ہے۔ اس نقطہ سے آگے الیکٹران تیزی سے متعدد بکھرنے سے متاثر ہوتے ہیں، اور ملیئر رداس کے ساتھ لیٹرل سائز کے پیمانے۔ شاور میں فوٹونوں کا پھیلاؤ مولیئر ریڈیئس اسکیلنگ سے انحراف کا سبب بنتا ہے۔ تاہم، شاور کا تقریبا 95 فیصد حصہ رداس والے سلنڈر میں مضافاتی طور پر موجود ہوتا ہے۔ برقی مقناطیسی جھرنوں میں توانائی کے جمع ہونے کا اوسط طول البلد خاکہ گاما تقسیم کے ذریعے معقول طور پر اچھی طرح بیان کیا گیا ہے: جہاں، ابتدائی توانائی ہے اور مونٹی کارلو یا تجرباتی ڈیٹا کے ساتھ فٹ ہونے والے پیرامیٹرز ہیں۔ ہیڈرونک شاور وہ جسمانی عمل جو ہیڈرون شاور کے پھیلاؤ کا سبب بنتے ہیں برقی مقناطیسی شاور کے عمل سے کافی مختلف ہیں۔ واقع ہیڈرون توانائی کا تقریبا نصف حصہ اضافی سیکنڈریوں کو منتقل کیا جاتا ہے۔ بقیہ سست پیاون کی کثیر ذرات کی پیداوار اور دیگر عملوں میں استعمال ہوتا ہے۔ وہ مظاہر جو ہیڈرونک شاورز کی نشوونما کا تعین کرتے ہیں وہ ہیں: ہیڈرون پروڈکشن، نیوکلیئر ڈی ایکسائٹیشن اور پائون اور میوون ڈیکیز۔ غیر جانبدار پیاون کی مقدار، اوسطا پیدا شدہ پیاون کا ایک تہائی ہے اور ان کی توانائی برقی مقناطیسی شاور کی شکل میں ختم ہو جاتی ہے۔ ہیڈرونک شاور کی ایک اور اہم خصوصیت یہ ہے کہ اسے برقی مقناطیسی شاور کے مقابلے میں تیار ہونے میں زیادہ وقت لگتا ہے۔ یہ پیاون اور الیکٹران کے شروع شدہ شاورز کے لیے موجود ذرات کی تعداد بمقابلہ گہرائی کا موازنہ کر کے دیکھا جا سکتا ہے۔ جوہری تعامل کی لمبائی کے ساتھ ہیڈرونک شاور کی طول البلد نشوونما: لیٹرل شاور کی نشوونما λ کے ساتھ پیمانے پر نہیں ہوتی ہے۔ نظریاتی تجزیہ الیکٹرانک شاورز کے جھرن نظریہ کے لیے ایک سادہ ماڈل کو مربوط جزوی تفریقی مساوات کے ایک سیٹ کے طور پر وضع کیا جا سکتا ہے۔ فرض کریں کہ Π (E, x) dE اور जात (E, x) dE بالترتیب E اور E + dE کے درمیان توانائی والے ذرات اور فوٹونوں کی تعداد ہیں (یہاں x مواد کے ساتھ فاصلہ ہے)۔ اسی طرح γ (E، E ') dE' کو E 'اور E' + dE 'کے درمیان توانائی کے ساتھ الیکٹران پیدا کرنے کے لیے توانائی E کے فوٹون کے لیے فی یونٹ راستے کی لمبائی کا امکان ہونے دیں۔ آخر میں فرض کریں کہ π (E، E ') dE' توانائی E کے ایک الیکٹران کے لیے E 'اور E' + dE 'کے درمیان توانائی کے ساتھ فوٹون کو خارج کرنے کے لیے فی یونٹ راستے کی لمبائی کا امکان ہے۔ انٹیگرو تفریقی مساوات کا مجموعہ جو Π اور जात کو کنٹرول کرتا ہے، γ اور π کے ذریعہ دیا جاتا ہے، کم توانائیوں کے لیے اور اعلی توانائیوں کے لیے پایا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر کائناتی شعاعیں زمین کے ماحول سے باقاعدگی سے ٹکراتی ہیں، اور جب وہ ماحول سے گزرتی ہیں تو وہ بارشیں پیدا کرتی ہیں۔ یہ ان ہوائی شاوروں سے ہی تھا کہ پہلے میوون اور پیاون کا تجرباتی طور پر پتہ چلا تھا، اور آج انہیں متعدد تجربات کے ذریعے انتہائی اعلی توانائی والی کائناتی شعاعوں کے مشاہدے کے ذرائع کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ کچھ تجربات، جیسے فلائیز آئی، نے شاور کی چوٹی کی شدت پر پیدا ہونے والے مرئی ماحولیاتی فلوروسینس کا مشاہدہ کیا ہے ؛ دیگر، جیسے ہاورا پارک کے تجربے نے، زمین پر ایک بڑے علاقے میں جمع ہونے والی توانائی کا نمونہ لے کر شاور کی باقیات کا پتہ لگایا ہے۔ ہائی انرجی پارٹیکل ایکسلریٹرز پر بنائے گئے پارٹیکل ڈیٹیکٹرز میں، کیلوری میٹر نامی آلہ ذرات کی توانائی کو ریکارڈ کرتا ہے جس کی وجہ سے وہ شاور پیدا کرتے ہیں اور پھر اس کے نتیجے میں جمع ہونے والی توانائی کی پیمائش کرتے ہیں۔ بہت سے بڑے جدید ڈٹیکٹرز میں برقی مقناطیسی کیلوری میٹر اور ہیڈرونک کیلوری میٹر دونوں ہوتے ہیں، جن میں سے ہر ایک کو خاص طور پر اس مخصوص قسم کے شاور تیار کرنے اور متعلقہ قسم کے ذرہ کی توانائی کی پیمائش کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ ایئر شاور (طبیعیات) بھی دیکھیں، جو آئنائزڈ ذرات اور برقی مقناطیسی تابکاری کا ایک وسیع (کئی کلومیٹر چوڑا) جھرن ہے جو ماحول میں پیدا ہوتا ہے جب ایک بنیادی کائناتی کرن (یعنی۔ ماورائے ارضی اصل میں سے ایک) ہمارے ماحول میں داخل ہوتا ہے۔ ٹیلی اسکوپ ارے پروجیکٹ میجک چیرنکوف ٹیلی اسکوپ ہائی الٹی ٹیوڈ واٹر چیرنکوف تجربہ پیئر آگر آبزرویٹری اے ٹی ایل اے ایس تجربہ کیلوری میٹر سی ایم ایس تجربہ، برقی مقناطیسی اور ہیڈرونک کیلوری میٹر تصادم جھرن، ایک ٹھوس حوالہ جات میں ایٹموں کے درمیان تصادم کا ایک مجموعہ "مادے کے ذریعے ذرات کا گزرگاہ"، تجرباتی ذرہ طبیعیات سے