
【電】 interaction length
【化】 interaction
in length; length
【化】 length
【醫】 L.; length
在粒子物理學中,互作用長度(Interaction Length)指帶電粒子或中性粒子在特定介質中發生主要相互作用的平均傳播距離。該參數是探測器設計和輻射防護研究中的關鍵指标,其數值由粒子類型、介質材料及能量共同決定。
根據美國物理學會的定義,互作用長度的數學表達為: $$ lambda_{int} = frac{1}{nsigma} $$ 式中$n$表示介質原子數密度,$sigma$為粒子與靶核的相互作用截面。歐洲核子研究中心(CERN)的實驗數據顯示,1 GeV質子在鉛中的典型互作用長度約為17 cm,而在矽中可達40 cm。
該概念與輻射長度存在本質區别:互作用長度描述強相互作用過程,而輻射長度主要適用于電磁相互作用。日本高能加速器研究機構(KEK)的粒子探測器手冊指出,互作用長度直接影響強子量能器的縱向尺寸設計。國際純粹與應用物理聯合會(IUPAP)建議在學術論文中須明确标注介質條件及作用類型。
“互作用長度”是物理學中的一個專業術語,在不同應用場景中有具體定義:
在非線性光學晶體(如LBO晶體)的相位匹配過程中,互作用長度指兩束光波在晶體内能夠有效發生非線性效應(如倍頻)的最大距離。當超過該長度時,由于光波的“走離效應”(即不同偏振光在晶體中傳播方向發生分離),轉換效率顯著下降。例如:
在回旋行波放大器(一種高功率微波器件)中,互作用長度指電子注與電磁波在器件内有效能量交換的軸向距離。若輸出端結構(如漸變角)設計不當,會導緻反射波幹擾,縮短有效互作用長度,從而影響放大器的增益和穩定性。
如需更深入的技術細節,可參考光學相位匹配或微波器件設計的專業文獻。
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