La dispersión de electrones ocurre cuando los electrones se desvían de su trayectoria original . Esto se debe a las fuerzas electrostáticas dentro de la interacción de la materia o, [2] [3] si hay un campo magnético externo, el electrón puede ser desviado por la fuerza de Lorentz . [ cita requerida ] [4] [5] Esta dispersión ocurre típicamente con sólidos como metales, semiconductores y aislantes; [6] y es un factor limitante en circuitos integrados y transistores. [2]
Dispersión de electrones | |
---|---|
Electrón (mi-, β-) | |
Partícula | Electrón |
Masa | 9.109 382 91 (40) × 10 −31 kg [1] 5.485 799 0946 (22) × 10 −4 u [1] [1 822 .888 4845 (14) ] −1 u [nota 1] 0.510 998 928 (11) MeV / c 2 [1] |
Carga eléctrica | −1 e [nota 2] -1,602 176 565 (35) × 10 -19 C [1] −4.803 204 51 (10) × 10 −10 esu |
Momento magnético | -1,001 159 652 180 76 (27) μ B [1] |
Girar | 1 ⁄ 2 |
Dispersión | |
Fuerzas / Efectos | Fuerza de Lorentz , Fuerza electrostática , Gravitación , Interacción débil |
Medidas | Carga , actual |
Categorías | Colisión elástica , colisión inelástica , alta energía , baja energía |
Interacciones | mi- - mi- mi- - γ mi- - mi+ mi- - pag mi- - norte mi- - Núcleos |
Tipos | Dispersión de Compton Dispersión de Møller Dispersión de Mott Dispersión de Bhabha Bremsstrahlung Dispersión inelástica profunda Emisión de sincrotrón Dispersión de Thomson |
La aplicación de la dispersión de electrones es tal que puede utilizarse como microscopio de alta resolución para sistemas hadrónicos , que permite medir la distribución de cargas para nucleones y estructura nuclear . [7] [8] La dispersión de electrones nos ha permitido comprender que los protones y neutrones están formados por partículas subatómicas elementales más pequeñas llamadas quarks . [2]
Los electrones pueden dispersarse a través de un sólido de varias formas:
- En absoluto : no se produce ninguna dispersión de electrones y el haz pasa directamente.
- Dispersión simple : cuando un electrón se dispersa solo una vez.
- Dispersión plural : cuando los electrones se dispersan varias veces.
- Dispersión múltiple : cuando los electrones se dispersan muchas veces.
La probabilidad de dispersión de un electrón y el grado de dispersión es una función de probabilidad del espesor de la muestra respecto al camino libre medio. [6]
Historia
El principio del electrón fue teorizado por primera vez en el período de 1838-1851 por un filósofo natural llamado Richard Laming, quien especuló sobre la existencia de partículas subatómicas con carga unitaria; también imaginó al átomo como una "electrosfera" de capas concéntricas de partículas eléctricas que rodean un núcleo material. [9] [nota 3]
Se acepta generalmente que JJ Thomson descubrió por primera vez el electrón en 1897, aunque otros miembros notables en el desarrollo de la teoría de partículas cargadas son George Johnstone Stoney (quien acuñó el término "electrón"), Emil Wiechert (quien fue el primero en publicar su descubrimiento independiente del electrón), Walter Kaufmann , Pieter Zeeman y Hendrik Lorentz . [10]
La dispersión de Compton fue observada por primera vez en la Universidad de Washington en 1923 por Arthur Compton, quien ganó el Premio Nobel de Física en 1927 por el descubrimiento; Su estudiante graduado YH Woo, quien verificó los resultados, también es de mención. La dispersión de Compton generalmente se cita en referencia a la interacción que involucra los electrones de un átomo, sin embargo, la dispersión de Compton nuclear existe. [ cita requerida ]
El primer experimento de difracción de electrones fue realizado en 1927 por Clinton Davisson y Lester Germer utilizando lo que se convertiría en un prototipo del sistema LEED moderno . [11] El experimento pudo demostrar las propiedades onduladas de los electrones, [nota 4] confirmando así la hipótesis de De Broglie de que las partículas de materia tienen una naturaleza ondulada. [ cita requerida ] Sin embargo, después de esto, el interés en LEED disminuyó a favor de la difracción de electrones de alta energía hasta principios de la década de 1960 cuando se reavivó el interés en LEED; de mención notable durante este período es HE Farnsworth, quien continuó desarrollando técnicas LEED. [11]
La historia del haz de colisión de electrones de alta energía comienza en 1956 cuando K. O'Neill, de la Universidad de Princeton, se interesó en las colisiones de alta energía e introdujo la idea de que el acelerador se inyectara en los anillos de almacenamiento. Si bien la idea de las colisiones haz-haz había existido desde aproximadamente la década de 1920, no fue hasta 1953 que Rolf Widerøe obtuvo una patente alemana para aparatos de haz colisionante . [12]
Fenómenos
Los electrones pueden ser dispersados por otras partículas cargadas a través de las fuerzas electrostáticas de Coulomb. Además, si hay un campo magnético, un electrón en movimiento será desviado por la fuerza de Lorentz. La teoría de la electrodinámica cuántica ofrece una descripción extremadamente precisa de toda la dispersión de electrones, incluidos los aspectos cuánticos y relativistas.
Fuerza de Lorentz
La fuerza de Lorentz, llamada así por el físico holandés Hendrik Lorentz , para una partícula cargada q viene dada (en unidades SI ) por la ecuación: [13]
donde q E describe la fuerza eléctrica debida a un campo eléctrico presente, E , que actúa sobre q .
Y q v x B describe la fuerza magnética debida a un campo magnético presente, B , que actúa sobre q cuando q se mueve con velocidad v . [13] [14]
Que también se puede escribir como:
dónde es el potencial eléctrico y A es el potencial del vector magnético . [15]
Fue Oliver Heaviside que se le atribuye en 1885 y 1889 para derivar primero la expresión correcta de la fuerza de Lorentz de q v x B . [16] Hendrik Lorentz derivó y refinó el concepto en 1892 y le dio su nombre, [17] incorporando fuerzas debidas a campos eléctricos.
Reescribiendo esto como la ecuación de movimiento para una partícula libre de carga q masa m , esto se convierte en: [13]
o
en el caso relativista usando la contracción de Lorentz donde γ es: [18]
esta ecuación de movimiento se verificó por primera vez en 1897 en el experimento de JJ Thomson que investigaba los rayos catódicos, que confirmó, mediante la flexión de los rayos en un campo magnético, que estos rayos eran una corriente de partículas cargadas ahora conocidas como electrones. [10] [13]
Las variaciones de esta fórmula básica describen la fuerza magnética en un cable portador de corriente (a veces llamado fuerza de Laplace), la fuerza electromotriz en un bucle de cable que se mueve a través de un campo magnético (un aspecto de la ley de inducción de Faraday) y la fuerza en una partícula que podría estar viajando cerca de la velocidad de la luz (forma relativista de la fuerza de Lorentz).
Fuerza de Coulomb electrostática
La fuerza de Coulomb electrostática también conocida como interacción de Coulomb y fuerza electrostática , llamada así por Charles-Augustin de Coulomb, quien publicó el resultado en 1785, describe la atracción o repulsión de partículas debido a su carga eléctrica. [19]
La ley de Coulomb establece que:
- La magnitud de la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas. [20] [nota 5]
La magnitud de la fuerza electrostática es proporcional al múltiplo escalar de las magnitudes de carga e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia (es decir , la ley del cuadrado inverso ), y está dada por:
o en notación vectorial:
donde q 1 , q 2 son dos cargas puntuales con signo; r-hat es la dirección del vector unitario de la distancia r entre cargas; k es la constante de Coulomb y ε 0 es la permitividad del espacio libre, expresada en unidades SI por: [20]
Las direcciones de las fuerzas ejercidas por las dos cargas entre sí son siempre a lo largo de la línea recta que las une (la distancia más corta) y son fuerzas vectoriales de alcance infinito; y obedecer la tercera ley de Newton siendo de igual magnitud y dirección opuesta. Además, cuando ambas cargas q 1 y q 2 tienen el mismo signo (tanto positivas como negativas) las fuerzas entre ellas son repulsivas, si son de signo opuesto, entonces las fuerzas son atractivas. [20] [21] Estas fuerzas obedecen a una propiedad importante llamada principio de superposición de fuerzas que establece que si se introduce una tercera carga, la fuerza total que actúa sobre esa carga es la suma vectorial de las fuerzas que ejercerían la otra. cargos individualmente, esto es válido para cualquier número de cargos. [20] Sin embargo, la Ley de Coulomb se ha establecido para cargas en el vacío , si el espacio entre cargas puntuales contiene materia, entonces la permitividad de la materia entre las cargas debe contabilizarse de la siguiente manera:
donde ε r es la permitividad relativa o constante dieléctrica del espacio a través del cual actúa la fuerza, y es adimensional. [20]
Colisiones
Si dos partículas interactúan entre sí en un proceso de colisión, hay cuatro resultados posibles después de la interacción: [22]
Elástico
La dispersión elástica es cuando las colisiones entre el objetivo y las partículas incidentes tienen una conservación total de la energía cinética. [23] Esto implica que no hay ruptura de las partículas ni pérdida de energía por vibraciones, [23] [24] es decir que los estados internos de cada una de las partículas permanecen inalterados. [22] Debido al hecho de que no hay ruptura presente, las colisiones elásticas pueden modelarse como ocurriendo entre partículas puntuales, [24] un principio que es muy útil para una partícula elemental como el electrón. [22]
No elástico
La dispersión inelástica ocurre cuando las colisiones no conservan la energía cinética, [23] [24] y, como tal, los estados internos de una o ambas partículas han cambiado. [22] Esto se debe a que la energía se convierte en vibraciones que pueden interpretarse como calor, ondas (sonido) o vibraciones entre las partículas constituyentes de cualquiera de las partes de la colisión. [23] Las partículas también se pueden dividir, la energía adicional se puede convertir en la ruptura de los enlaces químicos entre los componentes. [23]
Además, el impulso se conserva tanto en la dispersión elástica como en la inelástica. [23] Los otros dos resultados son reacciones (cuando la estructura de las partículas que interactúan cambia produciendo dos o más (generalmente partículas complejas)), y que se crean nuevas partículas que no son partículas elementales constituyentes de las partículas que interactúan. [22] [23]
Tipos de dispersión
Dispersión de moléculas de electrones
La dispersión de electrones por átomos y moléculas aislados se produce en la fase gaseosa. Desempeña un papel clave en la física y química del plasma y es importante para aplicaciones como la física de semiconductores. La dispersión electrón-molécula / átomo se trata normalmente mediante la mecánica cuántica. El enfoque principal para calcular las secciones transversales es el método de matriz R.
Dispersión de Compton
Dispersión de Compton , llamada así por Arthur Compton, quien observó por primera vez el efecto en 1922 y que le valió el Premio Nobel de Física en 1927; [25] es la dispersión inelástica de un fotón de alta energía por una partícula con carga libre. [26] [nota 6]
Esto se demostró en 1923 al disparar radiación de una longitud de onda determinada (rayos X en el caso dado) a través de una lámina (blanco de carbono), que se dispersó de una manera incompatible con la teoría clásica de la radiación. [26] [nota 7] Compton publicó un artículo en Physical Review que explica el fenómeno: una teoría cuántica de la dispersión de rayos X por elementos ligeros . [27] El efecto Compton puede entenderse como fotones de alta energía que se dispersan in-elásticamente de electrones individuales, [26] cuando el fotón entrante da parte de su energía al electrón, entonces el fotón disperso tiene menor energía y menor frecuencia y más tiempo. longitud de onda según la relación de Planck : [28]
que da la energía E del fotón en términos de frecuencia f o ν , y la constante de Planck h (6,626 × 10 −34 J⋅s =4,136 × 10 −15 eV.s ). [29] El cambio de longitud de onda en dicha dispersión depende únicamente del ángulo de dispersión de una determinada partícula objetivo. [28] [30]
Este fue un descubrimiento importante durante la década de 1920, cuando la naturaleza de las partículas (fotones) de la luz sugerida por el efecto fotoeléctrico aún se estaba debatiendo, el experimento de Compton proporcionó una evidencia clara e independiente de un comportamiento similar a las partículas. [25] [30]
La fórmula que describe el cambio de Compton en la longitud de onda debido a la dispersión viene dada por:
donde λ f es la longitud de onda final del fotón después de la dispersión, λ i es la longitud de onda inicial del fotón antes de la dispersión, h es la constante de Planck, m e es la masa en reposo del electrón, c es la velocidad de la luz y θ es la ángulo de dispersión del fotón. [25] [30]
El coeficiente de (1 - cos θ) se conoce como longitud de onda de Compton , pero de hecho es una constante de proporcionalidad para el cambio de longitud de onda. [31] La colisión hace que la longitud de onda del fotón aumente entre 0 (para un ángulo de dispersión de 0 °) y el doble de la longitud de onda de Compton (para un ángulo de dispersión de 180 °). [32]
La dispersión de Thomson es la interpretación cuantitativa elástica clásica del proceso de dispersión, [26] y se puede ver que esto ocurre con fotones de baja energía media. La teoría clásica de una onda electromagnética dispersada por partículas cargadas no puede explicar los cambios de baja intensidad en la longitud de onda.
La dispersión inversa de Compton tiene lugar cuando el electrón se está moviendo y tiene suficiente energía cinética en comparación con el fotón. En este caso, la energía neta puede transferirse del electrón al fotón. El efecto Compton inverso se ve en astrofísica cuando un fotón de baja energía (por ejemplo, del fondo cósmico de microondas) rebota en un electrón de alta energía (relativista). Estos electrones se producen en supernovas y núcleos galácticos activos. [26]
Dispersión de Møller
Dispersión de Mott
Dispersión de Bhabha
Dispersión de Bremsstrahlung
Dispersión inelástica profunda
Emisión de sincrotrón
Si una partícula cargada, como un electrón, se acelera (puede ser una aceleración en línea recta o un movimiento en una trayectoria curva), la partícula emite radiación electromagnética. Dentro de los anillos de almacenamiento de electrones y los aceleradores de partículas circulares conocidos como sincrotrones , los electrones se curvan en una trayectoria circular y emiten rayos X típicamente. Este emitido radialmente () La radiación electromagnética cuando las partículas cargadas se aceleran se denomina radiación de sincrotrón . [33] Se produce en sincrotrones utilizando imanes de flexión, onduladores y / o onduladores . [ cita requerida ]
La primera observación se produjo en el Laboratorio de Investigación de General Electric en Schenectady, Nueva York, el 24 de abril de 1947, en el sincrotrón construido por un equipo de Herb Pollack para probar la idea del principio de estabilidad de fase para los aceleradores de RF. [nota 8] Cuando se le pidió al técnico que mirara alrededor del blindaje con un espejo grande para verificar si había chispas en el tubo, vio un arco de luz brillante proveniente del haz de electrones. A Robert Langmuir se le atribuye haberla reconocido como radiación de sincrotrón o, como él la llamó, "radiación de Schwinger" en honor a Julian Schwinger . [34]
Clásicamente, la potencia radiada P de un electrón acelerado es:
esto proviene de la fórmula de Larmor ; donde K es una constante de permitividad eléctrica, [nota 9] e es la carga de electrones, c es la velocidad de la luz y a es la aceleración. Dentro de una órbita circular como un anillo de almacenamiento, el caso no relativista es simplemente la aceleración centrípeta. Sin embargo, dentro de un anillo de almacenamiento, la aceleración es altamente relitivista y se puede obtener de la siguiente manera:
- ,
donde v es la velocidad circular, r es el radio del acelerador circular, m es la masa en reposo de la partícula cargada, p es el momento, τ es el tiempo adecuado (t / γ) y γ es el factor de Lorentz . El poder irradiado se convierte entonces en:
Para partículas altamente relativistas, de modo que la velocidad se vuelve casi constante, el término γ 4 se convierte en la variable dominante para determinar la tasa de pérdida, lo que significa que la pérdida se escala como la cuarta potencia de la energía de la partícula γmc 2 ; y la dependencia inversa de la pérdida de radiación del sincrotrón en el radio es un argumento para construir el acelerador lo más grande posible. [33]
Instalaciones
SLAC
Stanford Linear Accelerator Center está ubicado cerca de la Universidad de Stanford , California. [35] La construcción comenzó en el acelerador lineal de 2 millas de largo en 1962 y se completó en 1967, y en 1968 se descubrió la primera evidencia experimental de quarks que resultó en el Premio Nobel de Física de 1990, compartido por Richard Taylor y Jerome I. Friedman de SLAC. y Henry Kendall del MIT. [36] El acelerador vino con una capacidad de 20GeV para la aceleración de electrones, y aunque es similar al experimento de dispersión de Rutherford, ese experimento operó con partículas alfa a solo 7MeV. En el caso de SLAC, la partícula incidente fue un electrón y el objetivo un protón, y debido a la longitud de onda corta del electrón (debido a su alta energía y momento) fue capaz de sondear el protón. [35] La adición de Stanford Positron Electron Asymmetric Ring (SPEAR) al SLAC hizo posibles más descubrimientos de este tipo, lo que llevó al descubrimiento en 1974 de la partícula J / psi, que consiste en un quark encanto emparejado y un quark anti-encanto, y otro Premio Nobel de Física en 1976. A esto siguió el anuncio de Martin Perl del descubrimiento del leptón tau, por el que compartió el Premio Nobel de Física de 1995. [36]
El SLAC tiene como objetivo ser un laboratorio de aceleradores de primer nivel, [37] para perseguir programas estratégicos en física de partículas, astrofísica de partículas y cosmología, así como las aplicaciones en el descubrimiento de nuevos fármacos para la curación, nuevos materiales para la electrónica y nuevas formas de producir energía limpia y limpiar el medio ambiente. [38] Bajo la dirección de Chi-Chang Kao, el quinto director de SLAC (en noviembre de 2012), un destacado científico de rayos X que llegó a SLAC en 2010 para servir como director de laboratorio asociado de Stanford Synchrotron Radiation Lightsource. [39]
BaBar
SSRL - Fuente de luz de radiación de sincrotrón de Stanford
Otros programas científicos ejecutados en SLAC incluyen: [40]
- Investigación avanzada de aceleradores
- ATLAS / Gran Colisionador de Hadrones
- Teoría de partículas elementales
- EXO - Observatorio de xenón enriquecido
- FACET - Facilidad para pruebas experimentales de aceleradores avanzados
- Telescopio espacial de rayos gamma Fermi
- Geant4
- KIPAC - Instituto Kavli de Astrofísica y Cosmología de Partículas
- LCLS - Fuente de luz coherente Linac
- LSST - Telescopio de estudio sinóptico grande
- NLCTA - Acelerador de pruebas de colisionador lineal siguiente
- Instituto PULSE de Stanford
- SIMES - Instituto Stanford de Ciencias de los Materiales y la Energía
- Centro SUNCAT para ciencia de interfaces y catálisis
- Super CDMS - Búsqueda de materia oscura supercriogénica
Fábrica de vigas RIKEN RI
RIKEN se fundó en 1917 como una fundación de investigación privada en Tokio y es la institución de investigación integral más grande de Japón. Habiendo crecido rápidamente en tamaño y alcance, hoy en día es reconocida por la investigación de alta calidad en una amplia gama de disciplinas científicas, y abarca una red de centros e institutos de investigación de clase mundial en todo Japón. [41]
La fábrica de vigas RIKEN RI , también conocida como el Centro RIKEN Nishina (para la ciencia basada en aceleradores), es una instalación de investigación basada en ciclotrones que comenzó a operar en 2007; 70 años después del primero en ciclotrón japonés, del Dr. Yoshio Nishina, cuyo nombre se le da a la instalación. [42]
A partir de 2006, la instalación cuenta con un complejo acelerador de iones pesados de clase mundial. Consiste en un ciclotrón de anillo K540-MeV (RRC) y dos inyectores diferentes: un linac de iones pesados de frecuencia variable (RILAC) y un ciclotrón K70-MeV AVF (AVF). Tiene un separador de fragmentos de proyectil (RIPS) que proporciona haces RI (isótopo radiactivo) de menos de 60 amu, los haces RI de masa atómica de luz más intensa del mundo. [43]
Supervisada por el Centro Nishina, la RI Beam Factory es utilizada por usuarios de todo el mundo para promover la investigación en física nuclear, de partículas y de hadrones. Esta promoción de la investigación de aplicaciones de aceleradores es una misión importante del Centro Nishina e implementa el uso de instalaciones de aceleradores nacionales y de ultramar. [44]
ESCRITURA
La instalación SCRIT (objetivo de iones de isótopos radiactivos autoconfinados) se encuentra actualmente en construcción en la fábrica de haces RIKEN RI (RIBF) en Japón. El proyecto tiene como objetivo investigar núcleos de vida corta mediante el uso de una prueba de dispersión de electrones elástica de distribución de densidad de carga, con pruebas iniciales realizadas con núcleos estables. Con el primer electrón dispersándose de isótopos inestables de Sn que tendrá lugar en 2014. [45]
La investigación de núcleos radiactivos de vida corta (RI) por medio de la dispersión de electrones nunca se ha realizado debido a la incapacidad de convertir estos núcleos en un objetivo, [46] ahora con el advenimiento de una novedosa técnica de RI autoconfinado en el primer mundo instalación dedicada al estudio de la estructura de núcleos de vida corta mediante la dispersión de electrones, esta investigación se hace posible. El principio de la técnica se basa en el fenómeno de atrapamiento de iones que se observa en las instalaciones de anillos de almacenamiento de electrones, [nota 10] que tiene un efecto adverso sobre el rendimiento de los anillos de almacenamiento de electrones. [45]
La idea novedosa que se empleará en SCRIT es utilizar la captura de iones para permitir que los IR de corta duración se conviertan en un objetivo, como iones atrapados en el haz de electrones, para los experimentos de dispersión. A esta idea se le dio por primera vez un estudio de prueba de principio utilizando el anillo de almacenamiento de electrones de la Universidad de Kyoto, KSR; esto se hizo utilizando un núcleo estable de 133 Cs como objetivo en un experimento de energía de haz de electrones de 120 MeV, corriente de haz almacenada típica de 75 mA y una vida útil del haz de 100 segundos. Los resultados de este estudio fueron favorables con electrones elásticamente dispersos de los C atrapados siendo claramente visibles. [45]
Ver también
- Efecto Zeeman
- Partículas fisicas
- Difracción de electrones de baja energía
- Electrodinámica cuántica
- Matriz R
Notas
- ^ El denominador de la versión fraccionaria es el inverso del valor decimal (junto con su incertidumbre estándar relativa de4,2 × 10 −13 u ).
- ^ La carga del electrón es el negativo de la carga elemental , que tiene un valor positivo para el protón.
- ↑ Se pueden encontrar más notas en Laming, R. (1845): "Observaciones en un artículo del Prof. Faraday sobre la conducción eléctrica y la naturaleza de la materia", Phil. revista 27, 420-3 y en Farrar, WF (1969). "Richard Laming y la industria del gas de carbón, con sus opiniones sobre la estructura de la materia". Annals of Science . 25 (3): 243–53. doi : 10.1080 / 00033796900200141 .
- ^ Los detalles se pueden encontrar en el libro de Ritchmeyer, Kennard y Lauritsen (1955) sobre física atómica
- ^ En - Coulomb (1785a) "Premier mémoire sur l'électricité et le magnétisme", Histoire de l'Académie Royale des Sciences , páginas 569-577 - Coulomb estudió la fuerza repulsiva entre cuerpos que tienen cargas eléctricas del mismo signo:
Página 574 : Il résulte donc de ces trois essais, que l'action répulsive que les deux balles électrifées de la même nature d'électricité exercent l'une sur l'autre, traje la raison inversa du carré des distancias.
En - Coulomb (1785b) "Second mémoire sur l'électricité et le magnétisme", Histoire de l'Académie Royale des Sciences , páginas 578-611. - Coulomb mostró que los cuerpos con cargas opuestas obedecen a una ley de atracción del cuadrado inverso.Traducción : De estas tres pruebas se deduce, por tanto, que la fuerza repulsiva que ejercen las dos bolas, [que estaban] electrificadas con el mismo tipo de electricidad, una sobre la otra, sigue la proporción inversa del cuadrado de la distancia.
- ^ Un electrón en este caso. Donde la noción de "libre" resulta de considerar si la energía del fotón es grande en comparación con la energía de enlace del electrón; entonces se podría hacer la aproximación de que el electrón está libre.
- ^ Por ejemplo, los fotones de rayos X tienen un valor energético de varios keV. Entonces, se pudo observar tanto la conservación del impulso como la energía. Para mostrar esto, Compton dispersó la radiación de rayos X de un bloque de grafito y midió la longitud de onda de los rayos X antes y después de que se dispersaran en función del ángulo de dispersión. Descubrió que los rayos X dispersos tenían una longitud de onda más larga que la de la radiación incidente.
- ^ La masa de partículas en un ciclotrón crece a medida que aumenta la energía en el rango relativista. Las partículas más pesadas llegan demasiado tarde a los electrodos para que un voltaje de radiofrecuencia (RF) de frecuencia fija las acelere, lo que limita la energía máxima de las partículas. Para hacer frente a este problema, en 1945 McMillan en los EE. UU. Y Veksler en la Unión Soviética propusieron independientemente disminuir la frecuencia del voltaje de RF a medida que aumenta la energía para mantener el voltaje y la partícula sincronizados. Esta fue una aplicación específica de su principio de estabilidad de fase para los aceleradores de RF, que explica cómo las partículas que son demasiado rápidas obtienen menos aceleración y se ralentizan en relación con sus compañeras, mientras que las partículas que son demasiado lentas aumentan y aceleran, lo que resulta en una grupo de partículas que se aceleran juntas.
- ^ Para unidades SI se puede calcular como 1 / 4πε 0
- ^ Los gases residuales en un anillo de almacenamiento son ionizados por el haz de electrones circulante. Una vez ionizados, quedan atrapados transversalmente por el haz de electrones. Dado que los iones atrapados permanecen en el haz de electrones y expulsan a los electrones de la órbita, los resultados de esta captura de iones son perjudiciales para el rendimiento de los anillos de almacenamiento de electrones. Esto conduce a una vida útil más corta del haz e incluso a una inestabilidad del haz cuando el atrapamiento se vuelve severo. Por lo tanto, se ha realizado un gran esfuerzo hasta ahora para reducir los efectos negativos del atrapamiento de iones.
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enlaces externos
- Physics Out Loud: Electron Scattering (video)
- Brightstorm: Dispersión de Compton (video)