Паулиевская ионизация атомов отдачи в веществе
Семинары
Лаборатория ядерных проблем им. В. П. Джелепова
Общелабораторный семинар
Дата и время: вторник, 18 мая 2021 г., в 15:00
Место: Онлайн-конференция в Zoom
Информация о семинаре и подключении
Тема семинара: «Паулиевская ионизация атомов отдачи в веществе»
Авторы: Л. И. Меньшиков1,2, П. Л. Меньшиков1,2, М. П. Файфман1
1 — Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
2 — Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
Докладчик: Л. И. Меньшиков
Аннотация:
На примере аргона исследованы процессы, происходящие при торможении атомов благородных газов, испытавших отдачу при взаимодействии с частицами (нейтрино, нейтроны, гипотетические частицы темной материи WIMP, …). Показано, что при энергиях отдачи ER, превышающих несколько КэВ, по механизму паулиевской ионизации (ПИ) на внутренних L-оболочках этих атомов с вероятностью порядка единицы образуются вакансии. В результате в как жидком, так и газообразном рабочем веществе детекторов частиц при одном акте взаимодействия появляется порядка двадцати свободных электронов, что свидетельствует в пользу высокой чувствительности проектируемых аргоновых детекторов. Для ксеноновых детекторов паулиевская ионизация возникает при энергиях отдачи ≳100÷200 КэВ, не попадающих в диапазон ≲10КэВ, который, согласно имеющимся в литературе предположениям, представляет основной интерес для обнаружения WIMP.
Справедливы следующие утверждения:
1) ПИ играет основную роль в потере энергии атомом отдачи и ионизации среды при энергиях отдачи Emin≲ER≲Emax, где Emax=100⋅A КэВ, A – атомный вес. Для аргона Emin∼3 КэВ;
2) При ER∼Emax одинаково важны механизмы ПИ и Линдхарда (ударная ионизация происходящая одновременно с перезарядкой ионизированного атома отдачи);
3) При ER≫Emax преобладает механизм Линдхарда;
4) При ER≲Emin преобладает мигдаловский механизм ионизации и возбуждения атома отдачи, для вероятности которого приводятся более точные по сравнению с имеющимися в литературе данными.