с О
гока недостижимы в земных условиях, но существуют на поверхности сверхплотных зв╦зд.
Комптоновское рассеяние происходит также на др. заряж. частицах, в частности на протоне, однако вследствие большой массы протона эффект заметен лишь при очень высоких энергиях у-квантов.
Комптоновское рассеяние используется в исследованиях у-излучения атомных ядер, а также для измерения поляризуемости элементарных частиц и ядер и лежит в основе принципа действия нек-рых гамма-спектрометров.
Лит.: Шпольскцй Э. В., Атомная физика, 7 изд., т. 1≈2, М., 1984; Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия, пер. с англ., в. 1≈4, М., 1969; Лент К., Астрофизические формулы, пер. с англ., т. 1≈2, М., 1978; Квантовая электродинамика явлений в интенсивном поле, М., 1979. М. Б, Терептъев.
К. э. на связанном электроне. В рассеянии фотона связанным (атомным или молекулярным) электроном, в отличие от случая рассеяния на свободном электроне, выделяют три след* канала: рэлеевское рассеяние, при к-ром состояние мишени пе меняется; комбинационное рассеяние света, в результате к-рого мишень переходит в др. связанное состояние; комптонов-ское рассеяние, сопровождающееся ионизацией.
Эффект связи электрона в атоме в нач. состоянии приводит в процессе комптоновской ионизации к уши-ренню комптоповской линии, т. е. к появлению распределения по частотам со' ≈ 2яг' вылетающих фотонов при фиксированном угле рассеяния О [1], Взаимодействие электрона с ионным остатком в конечном состоянии приводит к сдвигу максимума комптоновской линии в сторону высоких частот, тем большему, чем больше энергия связи |£СВ1. При любых нач. энергиях фо-тона ширина комптоновской линии До/ пропорц.
V^l^cnl- В нерелятивистской области энергий До/ пропорц. частоте со налетающего фотона, До>'~ sin (0/2), а сдвиг е╦ максимума порядка к1/137 ≈ постоянная тонкой структуры, эфф. заряд ядра (в единицах элементарного
заряда е} для рассматриваемой электронной оболочки].
В области энергий йю>а2эффтес2 электрону в процессе комнтоновской ионизации переда╦тся энергия, значительно большая энергии связи в атоме. Это позволяет интерпретировать рассеяние фотона как процесс, происходящий на свободном электроне, имеющем точно такое же распределение по импульсам, как в связанном состоянии. Такое рассмотрение в рамках импульсного приближения является теоретич, основой нерелятивистского метода изучения электронной структуры атомов, молекул и кристаллов ≈ метода комптоновских профилей [2].
В области энергий Aw, fco>'<mee2 амплитуда комп-тон-эффекта на слабо связанном ( |£св |< Й- о>, /г о/} электроне описывается диаграммой Фейнмана тина
л
«чайка» (рис. 3), в к-рой оператор взаимодействия V
Рис. 3- Диаграмма Фейнмана типа «чайка»; двойная сплошная линия описывает электрон в поле атома, волнистая линия≈ фотон.
выражается через волновые векторы /с, Н' и поляризации е, е' падающего и рассеянного фотонов и оператор
импульса р:
сохранения импульса (узости комптоновской линии и малости е╦ сдвига) вылетающий электрон обладает в среднем относительно малой энергией. При таких энергиях фотонов процесс комптоновской ионизации интерпретируется как «встряска» типа рассеяния (см. Внезапных возмущений метод). В соответствии с концепцией «встряски» [3, 4] гл. характеристикой угл. распределения рассеянных фотонов в К. э, на связанном электроне doCEa3/dof является подходящим образом выбранный «встрясочный» параметр [2]:
fe(o Vi+6a-2b стГ»
где Ь≈ 1+(1 ≈ созф)Аш//тгес2. Величиной параметра N определяются отношения эфф. сечений (decR4Jdof)! ')) показанных для /С-электронов на рис. 4.
(efc'} (e а = Йю [ее']
(e'A) (ep)t
432
Y/ {*'≈!» 2, 3) ≈ Дирака матрицы, у≈ (уь у2, 7з)-В области энергий а2эффтеС2^й-(о>|^сь| на се чение К. э, определяющее влияние оказывает взаимо действие электрона с ионным остатком в конечном состоянии, т. к. из-за приближ╦нного выполнения зако-
Рис. 4. Угловые распределения рассеянных фотонов
в процессе комптоновской ионизации Х-оболочек л╦гких элементов (штрих-пунктирные линии; г^≈ег/тсг ≈ классический
радиус электрона); сплошные линии ≈ расч╦т по формуле
Клейна ≈ Нишины.
Эти отношения как ф-ции параметра N, оказываются универсальными не только для ЯС-электронов, но и для каждой конкретной атомной оболочки.
В связи с прогрессом лазерной техники в ряде исследований ставятся вопросы о влиянии сильных эл.-магн. полей на разл. элементарные атомные процессы. Имеется целый класс эффектов вынужденного поглощения или испускания фотонов внеш. лазерного поля, происходящих па. фоне осн. процесса, к-рым может быть фотоионизация, комптоновская ионизация, торможение электрона на атоме и т. д. [4]. В области параметров, где сечения этих вынужденных процессов велики, они могут быть интерпретированы как процессы «встряски». Б случаях, когда параметр N не содержит постоянной Планка (напр., в процессах испускания и рассеяния фотонов классич. электроном), вынужденные эффекты имеют классич. объяснение при любом числе испускаемых (поглощаемых) лазерных фотонов. Так, процесс комптоновского рассеяния ж╦сткого фотона с энергией Аь><тес2 на электроне, .помещ╦нном в интенсивное низкочастотное (с частотой < о) лазерное поле, с классич. точки зрения описывается как высокочастотное излучение электрона, находящегося в поле двух зл.-магн. волн [4].
