انخفاض طاقة الجسيم أثناء مروره عبر المادة.فقدان الطاقة يصف كيف يتباطأ الجسيم المتحرك عبر المادة تدريجيًا وينقل طاقته الحركية إلى المادة المحيطة. هذه العملية أساسية لفهم كل شيء بدءًا من سلوك الأشعة الكونية عند دخولها الغلاف الجوي للأرض وصولًا إلى عمل كاشفات الجسيمات. يعتمد معدل فقدان الطاقة على شحنة الجسيم وسرعته وكثافة المادة التي يعبرها، حيث تفقد الجسيمات الأثقل والأسرع طاقتها بشكل أبطأ لكل وحدة مسافة.
طوّر هانز بيته النظرية الكمية لفقدان الطاقة في عام 1930، حيث اشتق المعادلة التي تحمل اسمه الآن. بنى عمله على ملاحظات سابقة لإرنست رذرفورد ونيلز بور، اللذين وصفا التفاعلات بشكل نوعي.
عندما يمر جسيم مشحون عبر مادة، فإنه يتفاعل كهرومغناطيسيًا مع الإلكترونات والأنوية في الذرات. الآلية السائدة هي التصادمات غير المرنة مع الإلكترونات الذرية، التي تُثار أو تتأين، بينما يفقد الجسيم كمية صغيرة من الطاقة في كل تصادم. بالنسبة للجسيمات عالية الطاقة جدًا، تصبح العمليات الإشعاعية مثل الإشعاع الكابحي (إشعاع التباطؤ) مهمة، حيث يصدر الجسيم فوتونات أثناء تباطؤه في المجال الكهربائي للأنوية.
يُستخدم فقدان الطاقة في فيزياء الجسيمات لتحديد هوية الجسيمات: من خلال قياس كمية الطاقة التي يودعها الجسيم لكل وحدة طول في كاشف، يمكن للباحثين استنتاج كتلته وشحنته. كما يحدد التدريع اللازم للحماية من الإشعاع في المهام الفضائية والمنشآت النووية.
تتنبأ معادلة بيته أن فقدان الطاقة لكل وحدة مسافة يكون في حده الأدنى للجسيمات المتحركة بسرعة تقارب 99% من سرعة الضوء، ولهذا السبب يمكن لميونات الأشعة الكونية اختراق أعماق الأرض.
لا مقالات بعد