Расчет количества фотонов оптического диапазона в 1 см обычной стеклянной пластине и сцинтилляторе такой же толщины при пролете 1 Гэв мюона

Вариант 4002 (3002) вопрос 3

Оцените сколько фотонов оптического диапазона образуется в 1 см обычной стеклянной пластине и сцинтилляторе такой же толщины при пролете 1 Гэв мюона. Сколько всего теряется энергии?

Масса мюона = 100Мэв,

Т. К. на практеке часто используются органические сцинтилляторы, то там на 1 МэВ потерь образуется 10^5 фотонов.

Потери для минимально ионизирующих частиц равна

SiO2 dE/dx=4.54 MeV/см

Пластмасса dE/dx=2 MeV/см

ð  в стекле потери dE = 4.54 MeV фотонов =4,54 *10:5

ð  В пластмассе  dE = 2 MeV фотонов =2*10:5

Вопрос 7

Как избавиться от Доплеровского уширения в спектроскопии?

От доплеровского уширения можно избавиться с помощью двухфотонного поглощения

Пусть есть атом с системой уровней:

Энергия перехода l-m =wlm, m-n=wmn,

Условие для резонанса на переходе l-n :   w1-(k1*v)+w2-(k2*v)= wln

 Пусть мы светим на атом с двух сторон. Из-за эффекта Доплера, частота w1 для атома уменьшается, а w2 увеличивается. Поэтому в сумме w1+w2 для атома доплеровское уширение будет меньше и вообще равно нулю если w2=w1(т.е. k1=-k2 векторное).

P.S. Наличие уровня m не обязательно.

Второй способ – поместить среду в стоящую э/м волну, тогда в доплеровском контуре будет наблюдаться провал.

Вопрос 8

Что такое критическая плотность вселенной? Какие имеются данные о плотности вселенной и ее составе? В каких экспериментах получены эти данные? В чем состоит проблема скрытой массы? Что необычного было обнаружено в динамике вселенной?

Вычисление критической плотности.

Берем вселенную , проводим сферу радиуса R. Тогда по ньютону на ускорение влияет только масса внутри сферы и a=-G*M/R^2, где G- гравит Постоянная, M= 4*3.1415*R^3*(ро)/3, где ро- критическая плотность. => a=-4*3.1415*G*(po)*R/4

Интегрируем, получаем скорость v=Sqrt(2*G*M/R+A), А постоянная интегрирования, Sqrt- квадратный корень из скобки.

Так же v=H*R, Н- постоянная хобла.

Если А> 0 , то вселенная всегда будет расширятся

А<0, с хлопнется назад,

Критическую плотность определяем как А=0, промежуточный случай.

ð  po=3*H^2/(8*3.1415*G)~10^-29 г/см^3

видимого вещества ~ 0.03*po т.е. 3%

В силу разных соображений, хотелось бы чтобы плотность вселенной равнялась критической плотности.

Как показано, во внутренней части галактики v~R, во внешней, т.к. М=const, v~R^-0.5

На самом деле оказалось, что во внешней части галактике v=const, практически. Это означает, что масса также увеличивается с ростом v, Это указывает на присутствие скрытой материи. Звезды движутся быстрее чем этого можно ожидать на основе видимого кол-ва материи.

Так же динамика скоплений галактик говорит в пользу существования темной материи. Можно оценить плотность вещества в скоплении большого числа галактик.

M~ 2*<R><v^2>/G, где <R>, <v^2>-среднее расстояние и квадрат скорости.

Измеренные средние дают значение массы на 2 порядка больше чем видимая масса.

ДАННЫЕ по плотности вселенной.

Из динамики кластеров и суперкластеров плотность равна 0,1-0,3 * критическую плотность.

Из наблюдений характера удаления крупномасштабных областей вселенной с помощью инфракрасного астрономического спутника IRAS пло-ть =0,15-0,2 *Крит.

Барионная плотность по светимости галактик<0.02 критической.

Все это указывает на существование темной материи.

Из наблюдений вспышек суперновых было обнаружено что вселенная ускоряется. Одно из объяснений, то что вакуум обладает антигравитацией.