4.4. ОБРАЗОВАНИЕ ПАР

Если энергия фотона превышает то он может рождать пары в поле ядра. Пары не могут рождаться в пустоте, так как в этом случае невозможно обеспечить одновременное сохранение энергии и импульса. Итак, если фотон с энергией Лео рождает электрон-позитронную пару и обе частицы движутся с кинетической энергией параллельно первоначальному направлению движения фотона, то в соответствии с законом сохранения энергии

Но

Поскольку не может быть равно с, нельзя обеспечить сохранение как энергии, так и импульса в пустом пространстве. Именно поэтому необходимо третье тело, такое, как ядро, способное поглотить часть энергии или импульса. Приведу без вывода результирующие формулы для рождения пар.

Фотоны промежуточных энергий

Ультрарелятивистский предел

Можно определить радиационную длину (п. 3.3.7):

где атомная масса, число Авогадро. Из сравнения радиационных длин для рождения пар и тормозного излучения релятивистских электронов следует

Это свидетельствует в пользу предсказываемого квантовой электродинамикой подобия процессов рождения пар и тормозного излучения. Более детальное рассмотрение физического подобия этих процессов можно найти в работе [3, р. 669 - 676], в которой используются диаграммы Фейнмана.

Рис. 4.4. Полные массовые коэффициенты поглощения -излучения в свинце. Показан вклад фотоэффекта, комптоновского рассеяния и процесса рождения пар

Теперь можно суммировать все три процесса, чтобы получить полный массовый коэффициент поглощения гамма-излучения. На рис. 4.4 [1] показан вклад каждого из этих процессов в полный коэффициент поглощения свинца.