Sur quelques relations approchées entre l'énergie, l'ionisation spécifique et le parcours d'une particule de grande énergie

HAL Id: jpa-00234520

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00234520

Submitted on 1 Jan 1951

HAL is a multi-disciplinary open access

archive for the deposit and dissemination of

sci-entific research documents, whether they are

pub-lished or not. The documents may come from

teaching and research institutions in France or

abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est

destinée au dépôt et à la diffusion de documents

scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,

émanant des établissements d’enseignement et de

recherche français ou étrangers, des laboratoires

publics ou privés.

Sur quelques relations approchées entre l’énergie,

l’ionisation spécifique et le parcours d’une particule de

grande énergie

Anatole Rogozinski

To cite this version:

955

Ces

_remplissages

avec le chlore comme gaz

extinc-teur ont été

_comparés,

_{pour les} mêmes

_types

de

compteurs,

à

ceux

_comportant

des vapeurs de

méthylal,

vapeurs

déjà préconisées

par Troost. Ils sont

_équivalents

au

_point

de vue de l’insensibilité

thermique

à

_froid,

confirmant les observations de Daudin sur le

_{méthylal [3],}

alors que Loosemore et

Taylor

[4] paraissent

craindre les effets des variations

de conductibilité

_électrique

de la

paroi

de verre du

compteur

à basse

_{température.}

Le

remplissage

au

méthylal

a été fait pour une teneur

_optimum

de 12 mm de

_{pression (+}

60 mm

_Ar)..

Il est

_remarquable

_que cette _vapeur dont le

_point

_{d’ébulliion}

est 42 ’

permette

encore un bon

_{fonctionnement à}

- 19°.

Nous avons enfin recherché une substance

poly-atomique

assez lourde

_qui

_pourrait

_remplacer

le

méthylal

ou l’alcool comme _{vapeur extinctrice et}

_qui

se

_comporterait

comme un _{gaz. L’isobutane}

(É :

_{- I o°)}

a semblé satisfaire à ces conditions. Des essais de

remplissage

des

_compteurs

Maze ont donné des résul-tats satisfaisants avec des

_{paliers’comparables}

à ceux du

_méthylal,

la concentration

_optimum

est de 16 mm

de butane pour 60 à 100 mm

_d’argon.

Dans ces

_essais,

on a utilisé tout d’abord le _gaz butane commercial. Le

_compteur

avec un tel

_remplissage

ne

_présente

aucune variation

jusqu’à

80°,

mais

_paraît

un _peu

sensible à l’abaissement de

température

jusqu’à

- 8°.

Cela tient vraisemblablement à ce _que ce butane contient

_plusiéurs

_pour-cent

de _vapeur condensables. Il

_paraît

probable

que

l’emploi

d’un isobutane

_purifié

présenterait

des

_avantages

aussi bien à froid

_qu’à

chaud. 1

[1]

MAZE R. - J.

Physique Rad., 1946, 7, 165.

[2] Rev. Sc. Instr., 1948, 4, 303.

[3]

J. _Physique Rad., 1951, 4, 564.

[4]

Proc. _{Phys. Soc., 1950, 9, 728.}

Manuscrit _{reçu le 29 octobre 1951.}

SUR

QUELQUES

RELATIONS

APPROCHÉES

ENTRE

L’ÉNERGIE,

L’IONISATION

_SPÉCIFIQUE

ET LE PARCOURS D’UNE PARTICULE

DE GRANDE

ÉNERGIE

Par ANATOLE ROGOZINSKI.

1. Parmi les

_grandeurs

qui

caractérisent une

par-ticule

_chargée

ne

_dissipant

son

_énergie

E que par

ioni-sation,

le parcours R et l’ionisation

spécifique K =

dE

sont celles

qui

se

_prêtent

généralement

le mieux à une détermination

_{expérimentale}

dirécte. Aussi

jouent-elles

un rôle

particulièrement

important

en

Physique

nucléaire et dans l’étude du

rayonnement

cosmique.

Les formules

_{théoriques [1]}

qui expriment

R et K en fonction de la masse

M,

de la

_charge

eZ et de

l’énergie

de la

_particule

sont

_complexes

et leur

appli-cation

_{numérique comporte}

des calculs fort laborieux. Pour cette

_raison,

nous nous _sommes

_proposé

d’éta-blir des formules

_approchées

simples,

mais

suffit-samment

_précises

pour

qu’elles

puissent

être

substi-.

tuées,

dans certaines

limites,

_aux formules

théoriques

exactes.

2. On sait que, dans un milieu

donné,

les expres-sions RZ2

2

et

K

sont uniquement ,

fonction de la sions

M

et

K/Z2 sont

uniquement

fonction de la vitesse v de la

particule.

Si l’on compare cette

particule

à une

_particule

de

référence,

par

exemple

au

_proton

(caractérisé

par l’indice p ;

Mp

= _I,

Zp

=

1),

de même

vitesse,

on obtient immédiatement les relations sui-vantes :

Lorsque, d’après

des _{tables de valeurs telles que} par

exemple

celles de J. H. Smith

[2]

ou de W. A. Aron

_[3],

on forme le

_produit

_RpKp

et trace sa courbe

en fonction de

_Ep,

on constate

_{qu’elle comprend,}

essentiellement,

deux

portions

sensiblement

recti-lignes, pouvant

être

_{représentées,}

en

_première

approxi-mation,

par

et

où 6 et 03B1 sont des constantes sans

_{dimension, égales}

respectivement

à

o,56

et à 1,02 pour l’Al. Les valeurs de ces _{constantes varient très peu} avec le numéro

atomique

du milieu traversé _par la

_particule.

Nous _{n’insisterons pas} sur la dernière relation

_qui

concerne le domaine des

_énergies

relativistes de la

particule.

En

_effet,

cette relation

_peut

_{y être mise} en

cause, en raison :

Iode l’incertitude concernant la validité

expéri-mentale des formules de base de Bohr-Bethe-Bloch

_[1],

d’une

_part,

et de celles de

_{Fermi-Halpern-Hall [4],}

d’autre

_part;

20 des

_pertes

_{d’énergie,}

_{autres que celles dues à} l’ionisation

_{(interactions nucléaires,}

création de

mésons, etc.),

dont les effets

_augmentent

progressi-vement dans le domaine considéré.

On

_peut

obtenir aisément une seconde

approxi-mation relative au

_produit

_RpKp,

en

_traçant

le

rapport

Ej’Kp

en fonction de

_Ep.

On trouve ainsi

p

deux autres

_domaines,

où l’on a

et

Ces

relations,

valables

pour l’aluminium,

traduisent . les valeurs

_théoriques

avec des écarts

_inférieurs

à I _{pour Ioo; pour}

_l’air,

les constantes sont

_légèrement

différente.

956

3. Si l’on se contente de la

première approximation

et si l’on tient

_compte

de ce _que

Kp= dEp/dRp,

on obtient

dRp

immédiatement, à

partir

de

_(2),

P

où 03B1p ne

_dépend

_{que du milieu} traversé

[5].

Les

for-mules

_auxquelles

on aboutit en tenant

compte

dé la

seconde

_{approximation,}

sont à

_{peine plus}

compli-quées.

Lorsque

l’on

_{exprime Ep}

en MeV et

_Rp

en

g-cm-2,

on a

_03B1p(Al)

=

27,5

et

ap (Air)

=

2g, o. D’autre

part,

en vertu de

₍₁₎

et

_(2),

on

_trouve,

quelle

que soit la masse et la

_charge

de la

_particule,

et,

en

_remplaçant

dans

relations valables pour des

vitesses (3 = v

de la

par-c

ticule telles que

4. La relation

_{(6) permet d’exprimer}

sans. difficulté

l’une des

_{grandeurs qui}

_y

entrent,

de même que

K = dE/dR

et

_p=

~E(E + 2Mc2/E+Mc2,)

en fonction des

K=

dR

p

=

E + Mc2

’ en fonction des

autres

_grandeurs.

Remarquons,

enfin,

que si l’on connait

R,

K et E par des méthodes

qui

ne _{font pas} intervenir la rela-tion

_(5),

celle-ci

_peut

servir de critère de l’existence éventuelle des

_{pertes d’énergie}

autres _{que celles}

_qui

se _{traduisent par l’ionisation des atomes le}

_long

de la

_trajectoire

de la

_particule.

Je tiens à remercier ici Mlle Denise

_Roy

_pour les calculs

_numériques

dont elle a bien voulu se

_charger.

[1] BOHR N. 2014 Kgl. Danske Videnskab. Selskab. Mat. fys.

Medd., 1948, 18, n° _8; BETHE H. - Handbuch der _Physik,

1933, 24, 273; BLOCH F. - Ann. Physik, 1933, 16, 285.

[2]

SMITH J. H. 2014 Phys. Rev., 1947, 71, 32. [3] ARON W. A. - Thèse,

Berkeley,

1951.

[4]

FERMI E. -

Phys. Rev., 1940, 57, 485; HALPERN O, et HALL M. -

Phys. Rev., 1948, 73, 477; SCHONBERG M.

- Bull. Cent.

Phys.

Nucl. Univ. libre Brux., août _1950,

n° 20.

[5] Des courbes

empiriques

de

_Rp

en fonction de

_Ep,

obtenues par différents auteurs

_(LATTES

C. M. _G., FOWLER P. H.

et CUER P., Proc. Phys. Soc.,

1947,

59, 883; BRADNER H.,

SMITH F. M., BARKAS W. H. et BISHOP A.

S., Phys.

Rev., 1950, 77, 426; ROTBLAT J., Nature, 1951, 167, 550; voir aussi

l’exposé

d’ensemble de POWELL C. F., Mesons, Reports on _Progress in _{Physics, 1950, 13, 350)}

obéissent à une loi très voisine de

_(4).

La valeur

expéri-mentale de l’exposant de

_Rp’

trouvée par ces _auteurs, est

_égale

à o,58,

donc

légèrement

supérieure à la

valeur 0398 = _{o,56 figurant} dans

_(4).

Cet écart provient sans doute de ce _que le numéro atomique moyen de

l’émulsion _utilisée, riche en _argent, est sensiblement

supérieur à l’Al, auquel se _rapporte la valeur citée de 0398.