Движущаяся с большой начальной скоростью v ~ 10 6 м/с массивная положительно заряженная частица теряет энергию,
взаимодействуя с электронами и ядрами вещества - поглотителя.
Возможны три вида потерь энергии быстрой заряженной частицы в веществе:
на ионизацию и возбуждение атомов поглотителя;
на образование ядер отдачи;
на тормозное излучение.
Ионизационные потери
При столкновении заряженных частиц с атомами поглотителя последним может быть передана энергия,
достаточная для перехода электронов на более высокие энергетические уровни (возбуждение атомов) и даже отрыва
электронов от атомов (ионизация). Эти потери называются ионизационными. Энергия a - частицы при
таких взаимодействиях теряется относительно малыми порциями. Так, средний потенциал возбуждения атомов и молекул воздуха
составляет 35 эВ. При прохождении a - частицы в воздухе процесс ионизации идет до тех пор,
пока ее энергия не станет меньше потенциала ионизации молекул вещества. после этого a - частица,
захватив два электрона, превращается в нейтральный атом гелия. Вслед за a - частицей образуется
колонка ( цепочка) ионов, плотность которых к концу пути возрастает. Общее количество пар ионов можно оценить,
разделив начальную энергию a - частицы (4-8 МэВ) на средний потенциал возбуждения (35 МэВ).
Для воздуха число таких пар составляет 10 5, т.е. очень велико. В связи с этим радиационное поражение живого
организма a - радиоактивными препаратами представляет значительную опасность.
Потери энергии на образование ядер отдачи
В результате взаимодействия положительно заряженных a - частиц с ядрами вещества
поглотителя возможно их упругое столкновение. В этом случае изменяется скорость частицы по направлению и по величине,
а ядра смещаются из положения равновесия. Возникают так называемые ядра отдачи. Если вещество поглотителя представляет
собой идеальный кристалл, то после прохождения a - частицы в нем возникают точечные дефекты кристаллической решетки.
Для a - частиц, движущихся в воздухе, потерями энергии на образование атомов и
ядер отдачи можно пренебречь по сравнению с ионизационными, поскольку вероятность столкновения a - частицы
с ядрами весьма мала.
Радиационные потери
Как известно, ускоренное движение заряда сопровождается электромагнитным излучением,
называемым тормозным излучением. Потери энергии частицы на формирование электромагнитного излучения (радиационные потери энергии)
для a - частиц в воздухе, как показывают опыт и теоретические расчеты,
пренебрежимо малы по сравнению с ионизационными.
Таким образом, для a - частицы, движущейся в воздухе, потери энергии
обусловлены в основном процессами возбуждения и ионизации атомов и молекул. Вследствие того, что масса a - частицы превосходит массу
электронов почти в 10000 раз, ее траекторию в воздухе можно считать практически прямолинейной.
Она может отклониться лишь при взаимодействии в полем ядер вещества- поглотителя (редкие события).