Поиск и обнаружение зеркального отражения в диапазоне электромагнитного излучения

Поиск и обнаружение зеркального отражения в диапазоне электромагнитного излучения

Поиск и обнаружение зеркального отражения в диапазоне электромагнитного излучения

В g - диапазоне электромагнитного излучения длина волны l много меньше межатомных расcтояний d. В связи c этим ни одна поверхность для g - излучения не является непрерывной и в соответствии с классической волновой теорией в этом диапазоне зеркальное отражение невозможно. Однако квантово-механическое рассмотрение показало, что явление зеркального отражения возможно при любых значения l<<d, но, при этом его критические углы a чрезвычайно малы. Последнее условие выдвигает предельно высокие требования к угловому разрешению экспериментальной установки и к точности юстировки её элементов. Поэтому, за исключением одной неудачной попытки, эта проблема не привлекала внимания исследователей.

Нами в 1997 г. начаты работы по созданию экспериментального стенда для поиска зеркального отражения g - квантов тормозного излучения электронов (ТИЭ) микротрона МТ-22С к которому примыкает 300 метровый пролётный канал с измерительными павильонами на отметках 100 и 300 м.

На стенде проведены несколько десятков серий измерений, в которых в той или иной степени проявились ожидаемые эффекты зеркального отражения g - квантов. Но только в последней серии, проведенной в ноябре 2007 г., получен результат, убедительно доказывающий существование зеркального отраженния g - излучения. Эксперимент сводится к следующему (рис. 1): - выведенный пучок электронов (Е_е=6,25 МэВ, I_с=3,6мкА, ~Æ5 мм), генерит в мишени Т пучок ТИЭ (E_g≤E_е, расходимость δ_т≈81 мрад), который формируется щелевым коллиматором G (высота цели Х=20 мкм, апертура δ_G=25 мкрад) в пучок с вертикальной расходимостью δ_g≈60 мкрад и углом наклона к оси ОZ α=33 и 83 мкрад, - сформированный пучок направляется на рефлектор R (поверхность ртути), нижняя часть пучка падает на торец рефлектора и поглощается, центральная скользит по поверхности R, при этом кванты с энергий E_g≤E_к(~α) зеркально отражаются, а с E_g≥E_к(~α) - некогерентно (диффузно) рассеиваются, либо поглощаются (Е_{1- α} -граничная энергия зеркального отражения под углом ~α), а верхняя пролетает над R без взаимодействия.

Рис. 1. Геометрия эксперимента. е^- - пучок электронов, g - прямые кванты, g^. - зеркально отраженные кванты, Т - тормозная мишень, G-щелевой коллиматор (высота щели 20 мкм), R - рефлектор (поверхность ртути), D - подвижный детектор с щелевым коллиматором К_d (высота щели 1 мм).

На рис. 2 приведены только угловые распределении интенсивностей g - квантов с энергиями E_g≤ 4МэВ в сформированных под углами α =33 и 83 мкрад пучках ТИЭ в отсутствии (о) и присутствии (●) на стенде рефлектора R. В первых случаях вершинам распределений соответствуют позиции , во-вторых проявляются вклады g-квантов непровзаимодействовавщих с рефлектором и в позиции g-квантов зеркального отражения от поверхности R.

Рис. 2 Угловые распределения интенсивностей g-квантов сформированного пучка в отсутствие рефлектора (○) и с рефлектором (●) при его наклоне α =33 и 83 мкрад

квант угловой энергетический

Укажем, что пики зеркального отражения проявляются только в энергетических интервалах, перекрывающихся с граничными энергиями зеркального отражения g - квантов при соответствующих углах ~ α.

Таким образом, следует заключить: - зеркальное отражение g - квантов обнаружено.