Кіріспе

Бөлшектердің соқтығысуынан туындаған қосымша бөлшектер. Бөлшектер физикасында, нұрлы жаңбыр – бұл тығыз заттармен әрекеттесетін жоғары энергиялы бөлшектердің нәтижесінде пайда болатын екіншілік бөлшектердің тізбегі. Келіп түсетін бөлшек әрекеттесіп, аз энергиялы бірнеше жаңа бөлшектерді жасайды; олардың әрқайсысы да сол сияқты әрекеттеседі, бұл процесс мыңдаған, миллиондаған, тіпті миллиардтаған төмен энергиялы бөлшектер пайда болғанша жалғасады. Содан кейін бұл бөлшектер затта тоқталып, жұтылады.

Түрлері

Душтардың негізгі екі түрі бар. Электромагниттік душтар, негізінен немесе тек электромагниттік күш арқылы өзара әрекеттесетін бөлшектермен, әдетте фотондармен немесе электрондармен туындайды. Адрондық душтар адрондар (яғни, нуклондар және кварктардан құралған басқа бөлшектер) арқылы пайда болады және көбінесе күшті ядролық күшпен жүзеге асырылады.

Адрондық жауын

Адрондық жауынның таралуына себеп болатын физикалық процестер электромагниттік жауын процестерінен едәуір өзгеше. Түсетін адрон энергиясының шамамен жартысы қосымша екінші бөлшектерге беріледі. Қалғаны баяу пиондардың көп бөлшекті өндірісіне және басқа да процестерге жұмсалады. Адрондық жауынның дамуын анықтайтын құбылыстар: адрон өндірісі, ядролық деэкситация және пион мен мюон ыдырауы. Өндірілген пиондардың орташа есеппен 1/3-і бейтарап пиондар болып табылады және олардың энергиясы электромагниттік жауын түрінде таралады. Адрондық жауынның тағы бір маңызды ерекшелігі – оның электромагниттік жауынға қарағанда дамуына көбірек уақыт қажет екендігі. Бұл пион және электрон бастаған жауын-шашынның тереңдігіне қарай бөлшектер санының өзгеруін салыстыру арқылы байқауға болады. Адрондық жауынның бойлық дамуы ядролық өзара әрекеттесу ұзындығымен пропорционалды:

Бүйірлік жауын дамуы λ-мен пропорционалды емес.

Теориялық талдау

Электрондық шұңқырлардың каскадтық теориясының қарапайым моделі интегралды-бөлшекті дифференциалдық теңдеулер жиынтығы түрінде қойылмалы. Π(E,x) dE және Γ(E,x) dE сәйкесінше E және E+dE аралығындағы энергияға ие бөлшектер мен фотондардың саны (мұнда x – материал бойымен қашықтық). Сол сияқты, γ(E,E')dE' – энергиясы E фотонының энергиясы E' мен E'+dE' аралығындағы электронды тудыру ықтималдығы бірлік қашықтыққа шаққанда. Ал π(E,E')dE' – энергиясы E электронның энергиясы E' мен E'+dE' аралығындағы фотонды шығару ықтималдығы бірлік қашықтыққа шаққанда. Π және Γ-ны басқаратын интегралды-дифференциалдық теңдеулер жиынтығы γ және π арқылы беріледі, төмен энергиялар үшін және жоғары энергиялар үшін олар кездеседі.

Мысалдар

Космикалық сәулелер Жер атмосферасына үнемі түсіп тұрады және атмосфера арқылы өтетін кезде жауын тудырады. Осы ауа жауындарынан алғашқы мюондар мен пиондар эксперименттік жолмен табылды, және олар бүгінде көптеген эксперименттерде өте жоғары энергиялы ғарыш сәулелерін бақылау құралы ретінде қолданылады. Fly's Eye сияқты кейбір эксперименттер жауынның ең жоғары қарқындылығында пайда болатын атмосфералық флуоресценцияны байқады; ал Haverah Park эксперименті сияқты басқалары жер бетіндегі кең аумақтағы энергия жинағын өлшеу арқылы жауынның қалдықтарын анықтады. Жоғары энергиялы бөлшектерді үдеткіште салынған бөлшектерді анықтағыштарда калориметр деп аталатын құрылғы бөлшектердің энергиясын оларды жауын тудыруға мәжбүрлеу арқылы және содан кейін осының нәтижесінде жиналған энергияны өлшеу арқылы тіркейді. Көптеген қазіргі заманғы үлкен анықтағыштарда электромагниттік және адрондық калориметрлер болады, олардың әрқайсысы осы нақты жауын түрін жасау және сәйкес бөлшектердің энергиясын өлшеу үшін арнайы жасалған.