بخشی از مقاله
چکیده
گذارهاي آبشاري اتمهاي K 4He بدون استفاده از پارامترهاي آزاد، به روش مونت کارلو شبیهسازي شده است. در این شبیه سازي از آهنگهاي گذارهاي آبشاري که با روشهاي کاملا کوانتومی محاسبه شده اند، استفاده شده است. همچنین توزیع اولیهي اعداد کوانتومی n و l محاسبه و در شبیه سازي لحاظ شده است. شدت تابشهاي سري L به عنوان یکی از خروجیهاي این شبیهسازي با مقادیر تئوري و تجربی موجود مقایسه شده است. همچنین نتایج محاسبات نشان میدهد در چگالیهاي بالا - چگالی هلیوم مایع - فرایند جذب قوي کائون توسط هسته غالبا از اربیتال s و در مقابل در چگالیهاي پایین غالبا از اوربیتال p صورت میپذیرد.
مقدمه
وقتی ذرات منفی سنگین تر از الکترون مانند µ ، K و... را وارد محیط مادي هیدروژن، هلیوم و... میکنیم، این ذرات ضمن متوقف شدن، جذب اتم شده و جاي الکترونهاي اتمی مینشینند و اتمهایی تشکیل میدهند که اتمهاي اگزوتیک نامیده میشوند. این اتمها معمولا در حالت بسیار برانگیخته تشکیل شده و طی فرایندهایی موسوم به گذارهاي آبشاري واانگیخته میشوند.
اگر ذره فرودي به محیط هادرون باشد این اتم آزمایشگاهی براي مطالعه برهمکنشهاي قوي هادرون - هسته در انرژيهاي پایین - آستانه - فراهم میکند. بررسی این برهمکنشها یکی از اصلیترین انگیزههاي مطالعهي اتمهاي هادرونیک میباشد1]و.[2 هنگام مطالعهي این برهمکنشها همواره با این سئوال مواجه می-شویم که هادرون از کدام اوربیتال اتمی جذب هسته میشود.
با وجود محاسباتی که در این زمینه انجام شده هنوز پاسخ معینی به این سئوال داده نشده است .[3] زیرا در این محاسبات غالبا از روشهاي نیمه کلاسیک براي محاسبهي آهنگ گذارهاي آبشاري استفاده شده است و این امر استفاده ازاجتنابپارامترهاي آزاد را ناپذیر میسازد. این پارامترهاي آزاد با برازش نتایج تئوري و تجربی مربوط به شدت پرتوهاي x خروجی از محیط تعیین می-شوند.
این در حالی است که فرایند گذار تابشی کهتولیدمسئول فوتونهاي خروجی از محیط است، تنها در ترازهاي پایین - n5 - داراي آهنگ قابل توجه بوده [4] جیوپرتو x خرو مربوط به این محدوده است. به عبارت دیگخروجیپرتوهاي تنها حاوي اطلاعاتی از حالتهایی با کوچک خواهند بود. در حالی که فرایند جذب هادرون غالبا در ترازهاي بسیار برانگیخته صورت میگیرد.[3] به همین دلیل است که مدلسازيهاي مختلف از فرایندهاي آبشاري که به صورت یکسان شدتهاي پرتو تجربی را باز تولید میکنند، به نتایج بسیار متفاوتی براي درصد جذب هادرون از اوربیتالهاي گوناگون منجر میشوند .[3]
در این مقاله با استفاده از آهنگهاي گذارهاي آبشاري که با روشهاي کاملا کوانتومی مبتنی بر پتانسیلهاي بیدررو در نظریهي اختلال وابسته به زمان - که در کار دیگري توسط همین مولفین به کنفرانس ارائه شده است - محاسبه شده، زندگینامهي اتم K 4He شبیه سازي شده است. با توجه به عدم حضور پارامترهاي آزاد در کار حاضر انتظار میرود نتایج به دست آمده بیشتر قابل اطمینان باشند.
کائون با انرژي بالا - حدود - 650 وارد محیط هلیوم می-شود.[5] در اثر پراکندگیهاي ناکشسان و یونیزه کردن اتمهاي محیط انرژي آن کاهش مییابد. این کاهش انرژي تا آنجا ادامه دارد، که انرژي کائون به حدود 20 میرسد. از این پس، سازوکار موثري براي کاهش بیشتر انرژي کائون وجود ندارد. زیرا انرژي لازم براي برانگیخته کردن هلیوم تا اولین تراز برانگیخته حدود 19/8 eV است. لذا کائون با همین انرژي جذب هلیوم می-شود.[6] در این فرایند که گیراندازي کائون نام دارد، کائون با بیرون انداختن یکی از الکترونهاي اتم هلیوم جایگزین آن میشود.
اتم تشکیل شده به شدت ناپایدار است و با واانگیختگی کائون به سرعت - 10-15 - یونیزه میشود - فرایند اوژه داخلی - . از این پس عملا با یون سروکار داریم که دستخوش گذارهاي آبشاري میشود. فرایندهاي در نظر گرفته شده در مدل حاضر به طور خلاصه در جدول 1 آورده شده است. فرایندهاي آبشاري تا جذب هادرون توسط هسته یا واپاشی ضعیف ذره منفی ادامه مییابند.
روش کار
نقطهي شروع براي شبیه سازي تاریخچه یون تعیین حالت کوانتومی این یون در لحظهي تشکیل است. به عبارتی باید بدانیم یون با چه احتمالی در هر یک از ترازهاي کوانتومی تشکیل میشود.
