Ενότητα 6: Μη θερµική ακτινοβολία σε blazars: Αντίστροφη Σκέδαση Compton Φύλλο Φοιτητή

Σχετικά έγγραφα
Ενότητα 5: Μη θερµική ακτινοβολία σε blazars: Ακτινοβολία Σύγχροτρον Φύλλο Φοιτητή

5 Σχετικιστική μάζα. Στο Σ Πριν Μετά. Στο Σ

5 Σχετικιστική μάζα. Στο Σ Πριν Μετά. Στο Σ

Οι φυσικές διαδικασίες της Αστροφυσικής Υψηλών Ενεργειών

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΤΡΙΤΗ 22 MAIΟΥ 2007 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Απώλεια Ενέργειας λόγω Ιονισμού

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2007 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Ενότητα 2: Υπέρφωτες κινήσεις σε πίδακες αερίων Φύλλο Φοιτητή

Σύγχρονη Φυσική 1, Διάλεξη 10, Τμήμα Φυσικής, Παν/μιο Ιωαννίνων. Ορμή και Ενέργεια στην Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας

Εισαγωγή στην Πυρηνική Φυσική και τα Στοιχειώδη Σωµάτια

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

Θερµές κηλίδες στους πίδακες των ενεργών γαλαξιών: πώς εξηγούνται οι παρατηρήσεις του Chandra;

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΣΧΕΤΙΚΙΣΤΙΚΗΣ ΥΝΑΜΙΚΗΣ Έλλειµµα µάζας και ενέργεια σύνδεσης του πυρήνα του ατόµου A

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝ. ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΑΤΟΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΜΑ 1 ο.

Αλληλεπιδράσεις µε Ανταλλαγή Σωµατιδίων

Κεφάλαιο 37 Αρχική Κβαντική Θεωρία και Μοντέλα για το Άτομο. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

ΚΕΝΤΡΟ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ & ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΔΟΥΑΡΔΟΥ ΛΑΓΑΝΑ Ph.D. Λεωφ. Κηφισίας 56, Αμπελόκηποι, Αθήνα Τηλ.: ,

9. Σχετικιστική δυναµική

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

ΣΩΜΑΤΙ ΙΑΚΗ ΦΥΣΗ ΦΩΤΟΣ

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2013

Ενότητα 3: Εργαλειοθήκη, µέρος 2 ο : Σχετικιστική Κινηµατική Φύλλο Φοιτητή

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Εξετάσεις στη Θεωρία της Ειδικής Σχετικότητας Ιούνιος 2010

Πρόοδος µαθήµατος «οµικής και Χηµικής Ανάλυσης Υλικών» Χρόνος εξέτασης: 3 ώρες

Νετρίνα υπερ-υψηλών ενεργειών UHE

Ακτινοβολία Σύγχροτρον

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία µε λ [ m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev.

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΤΑΞΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2003

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1.

Ο ειδικός μετασχηματισμός του Lorentz

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ-ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΖΗΤΗΜΑ 2 ο 220. µετατρέπεται σε βισµούθιο -212 ( Bi) διασπάσεων: 220. Α. Το ραδόνιο 220 ( 1. Να συµπληρώσετε τις παραπάνω εξισώσεις.

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΧΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΦΕΥ η ΕΡΓΑΣΙΑ

ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΚΤΙΝΩΝ Χ ΚΑΙ ΥΛΗΣ

Q2-1. Πού βρίσκεται το νετρίνο; (10 μονάδες) Theory. Μέρος A. Η Φυσική του Ανιχνευτή ATLAS (4.0 μονάδες) Greek (Greece)

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ:

Τα είδη της κρούσης, ανάλογα µε την διεύθυνση κίνησης των σωµάτων πριν συγκρουστούν. (α ) Κεντρική (ϐ ) Εκκεντρη (γ ) Πλάγια

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 24 ΜΑΪΟΥ 2002 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 23 ΜΑΪΟΥ 2003 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ (6)

Q 40 th International Physics Olympiad, Merida, Mexico, July 2009

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 3 ΙΟΥΛΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

Γ' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Σκεδασμός Compton. 5.1 Σκεδασμός Thomson

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Οι ακτίνες Χ α. έχουν φάσµα που είναι µόνο συνεχές.

Niels Bohr ( ) ΘΕΜΑ Α

Αντιδράσεις των κοσμικών ακτίνων στην ατμόσφαιρα,

Αλληλεπίδραση των σωματιδίων με την ύλη

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Εξετάσεις στη Θεωρία της Ειδικής Σχετικότητας 7 Οκτωβρίου 2014 (περίοδος Σεπτεμβρίου )

ÊÏÑÕÖÇ ÊÁÂÁËÁ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 10/11/2013

δ-ray με κινητική ενέργεια T e και ορμή p e παράγεται σε μια γωνία Θ q, p

Σχετικά µε τα ατοµικά σωµατίδια πρέπει να γνωρίζουµε ότι: και αρνητικού φορτίου q e. που εκπέµπονται από τους ατοµικούς πυρήνες λέγονται σωµατίδια β.

Theory Greek (Greece) Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) (10 Μονάδες)

Λ p + π + + Όλα τα κουάρκ και όλα τα λεπτόνια έχουν ασθενείς αλληλεπιδράσεις Τα νετρίνα έχουν ΜΟΝΟ ασθενείς αλληλεπιδράσεις

Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ÎÕÓÔÑÁ

Ο µετασχηµατισµός της ορµής και της ενέργειας. x y z x y z

ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑ Μετασχηματισμοί Γαλιλαίου. (Κλασική θεώρηση) αφού σύμφωνα με τα πειράματα Mickelson-Morley είναι c =c.

n proton = 10N A 18cm 3 (2) cm 2 3 m (3) (β) Η χρονική απόσταση δύο τέτοιων γεγονότων θα είναι 3m msec (4)

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 23 ΜΑΪΟΥ 2003 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

Theory Greek (Greece) Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) (10 Μονάδες)

Άσκηση 1. 1s 2s 2p (δ) 1s 3 2s 1. (ε) 1s 2 2s 1 2p 7 (στ) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 4s 2

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΑΠΟΦΟΙΤΟΙ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 09/01/12 ΛΥΣΕΙΣ

Εισαγωγή στη Σχετικότητα και την Κοσμολογία ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Ηλεκτρομαγνητισμός. Μαγνητικό πεδίο. Νίκος Ν. Αρπατζάνης

Ασκήσεις στην Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων

Μάθημα 5 α) Μέγεθος του πυρήνα β) Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας γ) Ασκήσεις σετ #2 - εκφωνήσεις

1. ΦΥΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ IONTIZOYΣΑΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ (ΑΚΤΙΝΕΣ Χ γ) Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής Παν/μιο Αθηνών

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Εξετάσεις στη Θεωρία της Ειδικής Σχετικότητας 23 Μαρτίου 2015 (πτυχιακή περίοδος)

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 1: Ανασκόπηση Σύγχρονης Φυσικής. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

ΒΙΟΦΥΣΙΚΗ. Αλληλεπίδραση ιοντίζουσας ακτινοβολίας και ύλης.

Ανακλώμενο ηλεκτρόνιο KE = E γ - E γ = E mc 2

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΚΤΙΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Ι

ΓΛ/Μ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΟΡΟΣΗΜΟ. Τεύχος 3ο: Φυσική Γενικής Παιδείας: Ατομικά Φαινόμενα

2015 ii. iii. 8 ii. iii. 9

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. 5. Τα θετικά φορτισµένα σωµάτια α αποκλίνουν προς µία κατεύθυνση µε τη βοήθεια ενός µαγνητικού πεδίου. Άρα σωστή απάντηση είναι η δ.

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ & ΕΠΑ.Λ. Β 20 ΜΑΪΟΥ 2013 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

3. Ο Rutherford κατά το βοµβαρδισµό λεπτού φύλλου χρυσού µε σωµάτια α παρατήρησε ότι: α. κανένα σωµάτιο α δεν εκτρέπεται από την πορεία του

ΘΕΜΑ 1 ο. Μονάδες Σε µια εξώθερµη πυρηνική αντίδραση:

Ενεργός Διατοµή (Cross section)

( )U 1 ( θ )U 3 ( ) = U 3. ( ) όπου U j περιγράφει περιστροφή ως προς! e j. Γωνίες Euler. ω i. ω = ϕ ( ) = ei = U ij ej j

E = T + m 0. E 2 = p 2 + m 2 0. (T + m 0 ) 2 = p 2 + m 2 0 () T 2 + 2T m 0 = p 2 () p = T 2 + 2T m 0. s T + 1. p 2T m0

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 12 ΙΟΥΝΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ

ΕΠΑ.Λ. Β ΟΜΑ ΑΣ ΦΥΣΙΚΗ I ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Μονάδες 5

Αστρονομία στις ακτίνες γ

ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 5 Απρίλη 2015 Φως - Ατοµικά Φαινόµενα - Ακτίνες Χ

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 23η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

Σύγχρονη Φυσική 1, Διάλεξη 11, Τμήμα Φυσικής, Παν/μιο Ιωαννίνων. Επιλεγμένες εφαρμογές της Ειδικής Θεωρίας της Σχετικότητας

Κβαντική µηχανική. Τύχη ή αναγκαιότητα. Ηµερίδα σύγχρονης φυσικής Καραδηµητρίου Μιχάλης

Υπό Γεωργίου Κολλίντζα

Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας

1ο Επαναληπτικό Διαγώνισμα Φυσικής Γενικής Παιδείας Β τάξης Λυκείου.

Ιατρική Φυσική. Π. Παπαγιάννης Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής, Ιατρική Σχολή Αθηνών Γραφείο

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 16/11/2014 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ ΘΕΜΑ Α

Κεφάλαιο 6 : Σχετικιστική ενέργεια και ορμή.

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ι Φεβρουάριος 2004

Transcript:

ΑστροφυσικήΥψηλώνΕνεργειών Διδάσκ.:Β.Παυλίδου Ενότητα6:ΑντίστροφηΣκέδασηCompton 1 Ενότητα 6: Μη θερµική ακτινοβολία σε blazars: Αντίστροφη Σκέδαση Compton Φύλλο Φοιτητή Σκοπός της ενότητας αυτής: Όπως έχουµε συζητήσει, τα φάσµατα των blazars σε διαγράµµατα νf ν συναρτήσει της ν παρουσιαζουν δυο ευρείες κορυφές, µία σε χαµηλές συχνότητες (από ραδιοκύµατα ως ~ ακτίνες Χ) και µια σε υψηλές συχνότητες (από ~οπτικό ως ακτίνες γ). Στην προηγούµενη ενότητα συζητήσαµε πώς η κορυφή στις χαµηλές συχνότητες µπορεί να παραχθεί µέσω της ακτινοβολίας σύγχροτρον. Στην ενότητα αυτή θα συζητήσουµε έναν από τους δυο µηχανισµούς µε τους οποίους µπορούµε να παράγουµε ακτινοβολία υψηλών ενεργειών για την δεύτερη κορυφή, αυτή των υψηλών συχνοτήτων: την αντίστροφη σκέδαση Compton. Η σκέδαση Compton είναι ένας κατ εξοχήν λεπτονικός µηχανισµός παραγωγής φωτονίων υψηλών ενεργειών: σχετικιστικά ηλεκτρόνια µοιράζονται την ενέργειά τους µε φωτόνια χαµηλών ενεργειών και τα σκεδάζουν σε υψηλές ενέργειες (εξ ου και αντίστροφη σκέδαση Compton γιατί στη «συνηθισµένη» σκέδαση Compton είναι τα φωτόνια που έχουν την υψηλή ενέργεια, και τη µοιράζονται µε ηλεκτρόνια που είναι πρακτικά ακίνητα). Ο δεύτερος µηχανισµός µε τον οποίον µπορούµε να παράγουµε ακτινοβολία πολύ υψηλών συχνοτήτων (ακτίνες γάµµα) είναι η ανελαστική κρούση σχετικιστικών πυρήνων (συνήθως πρωτονίων) µε άλλα πρωτόνια ή µε φωτόνια. Στις κρούσεις αυτές η ενέργεια που είναι διαθέσιµη στο σύστηµα αναφοράς του πρωτονίου µπορεί να µετατραπεί σε ύλη για παράδειγµα, ουδέτερα πιόνια η οποία µε τη σειρά της εξαυλώνεται και παράγει ακτίνες γάµµα. Αυτός είναι ένας αδρονικός µηχανισµός παραγωγής φωτονίων: είναι σχετικιστικά αδρόνια που «δωριζουν» την ενέργειά τους για παραγωγή ακτινοβολίας υψηλών ενεργειών. Στις ανελαστικές αυτές κρούσεις, πέρα από ουδέτερα πιόνια, παράγονται και φορτισµένα πιόνια που µε τη σειρά τους οδηγούν στην παραγωγή νετρίνων. Για το λόγο αυτό θα συζητήσουµε τον τελευταίο αυτό µηχανισµό µη θερµικής ακτινοβολίας όταν θα συζητήσουµε και την παραγωγή νετρίνων, σε επόµενη ενότητα. Στην ενότητα αυτή θα επικεντρωθούµε στην κατανόηση των ποιοτικών χαρακτηριστικών της αντίστροφης σκέδασης Compton: ενέργεια που αποκτά ένα σκεδαζόµενο φωτόνιο, ισχύς εκποµπής, φάσµα, σχέση µε την ακτινοβολία σύγχροτρον, και όρια αποτελεσµατικότητας. Τι θα συζητήσουµε: A. Σχετικιστικές σκεδάσεις: το διάνυσµα της τετρα-ορµής και οι ιδιότητές του B. Σκέδαση Compton C. Αντίστροφη σκέδαση Compton: ενέργεια µιας σκέδασης D. Ακτινοβολούµενη ισχύς. E. Φάσµα και υπολογισµοί τάξης µεγέθους Γνώσεις και δεξιότητες που θέλουµε να αποκτήσουµε ή να φρεσκάρουµε (τα SOS!) : i. Να µπορούµε να επιχειρηµατολογίσουµε µε βάση τη φυσική για καθένα από τα χαρακτηριστικά της αντίστροφης Compton: γιατί εξαρτάται η ισχύς από τις συγκεκριµένες παραµέτρους; Πότε «κάµπτεται» η αποτελεσµατικότητά της και γιατί; ii. Να µπορούµε να αναγνωρίσουµε την πιθανή κορυφή αντίστροφης Compton σε ένα ευρύ φάσµα blazar. iii. Να µπορούµε να ζωγραφίσουµε ένα φάσµα Compton κατά προσέγγιση για µια πηγή δεδοµένων χαρακτηριστικών. iv. Να µπορούµε να εξηγήσουµε ποιοτικά τι είναι η ακτινοβολία συγχρο-κοµπτον (Self-syhncrotron Compton) και τι η εξωτερική Compton (External Compton)

ΑστροφυσικήΥψηλώνΕνεργειών Διδάσκ.:Β.Παυλίδου Ενότητα6:ΑντίστροφηΣκέδασηCompton 2 A. Σχετικιστικές σκεδάσεις: Η τετρα-ορµή και οι ιδιότητές της Το τετραδιάνυσµα της ορµής ορίζεται ως: όπου Ε η ενέργεια του σωµατίου και για σωµάτια µε και χωρίς µάζα, αντίστοιχα.? Συµπληρώστε παρακάτω ισότητα για σωµατίδιο µε µάζα στο σύστηµα αναφοράς όπου βρίσκεται σε ηρεµία: P µ P µ =? Τι αλλάζει στο αποτέλεσµα σε οποιοδήποτε άλλο σύστηµα αναφοράς;? Ποιο είναι το αποτέλεσµα για φωτόνιο; Β. Σκέδαση Compton Ηλεκτρόνιο βρίσκεται σε ηρεµία. Φωτόνιο αρχικής ενέργειας Ε i προσπίπτει επάνω του κινούµενο κατά τον άξονα x, και σκεδάζεται σε γωνία θ, µε τελική ενέργεια E f.? Τι µπορείτε να υποθέσετε αµέσως για την ορµή του ηλεκτρονίου µετά τη σκέδαση; Σχεδιάστε τη σκέδαση.? Γράψτε τις τετρα-ορµές του ηλεκτρονίου και του φωτονίου πριν και µετά τη σκέδαση. P e,i µ = P e,f µ = P γ,i µ = P γ,f µ =? Γράψτε τη διατήρηση της τετρα-ορµής για το σύστηµα αυτό.

ΑστροφυσικήΥψηλώνΕνεργειών Διδάσκ.:Β.Παυλίδου Ενότητα6:ΑντίστροφηΣκέδασηCompton 3? Αποµονώστε την (άγνωστη και αδιάφορη) τετρα-ορµή του ηλεκτρονίου µετά τη σκέδαση, και πάρτε το εσωτερικό γινόµενο της σχέσης µε τον εαυτό της. Υπολογίστε την τελική ενέργεια του φωτονίου συναρτήσει της αρχικής ενέργειας, της γωνίας σκέδασης, και της µάζας του ηλεκτρονίου. C. Αντίστροφη σκέδαση Compton: ενέργεια µιας σκέδασης Τώρα που ξέρουµε το αποτέλεσµα όταν το ηλεκτρόνιο βρίσκεται σε ηρεµία, θα το χρησιµοποιήσουµε και για την περίπτωση όπου το ηλεκτρόνιο κινείται σχετικιστικά, µετασχηµατίζοντας στο σύστηµα αναφοράς όπου το ηλεκτρόνιο βρίσκεται σε ηρεµία. Θα µελετήσουµε την απλή περίπτωση όπου η σκέδαση φωτονίου ηλεκτρονίου είναι µετωπική, και το φωτόνιο αντιστρέφει την κατεύθυνση κίνησής του. Ο παρατηρητής βλέπει αργικά ένα φωτόνιο ενέργειας Ε i και ένα ηλεκτρόνιο µε παράγοντα Lorentz γ, το οποίο κινείται αντίθετα απο ότι το φωτόνιο. Θυµίζω ότι ο παράγοντας Doppler είναι D=1/γ(1-βcosθ)? Τι βλέπει το ηλεκτρόνιο;? Σχεδιάστε την σκέδαση στο σύστηµα αναφοράς ηρεµίας του ηλεκτρονίου.? Ποια η τελική ενέργεια του φωτονίου στο σύστηµα ηρεµίας του ηλεκτρονίου;? Ποια η τελική ενέργεια του φωτονίου στο σύστηµα του παρατηρητή; Τι παράγοντα ενέργειας κέρδισε περίπου το ηλεκτρόνιο; Τα πραγµατα περιπλέκονται στο όριο όπου Ε i γ >> m e c 2.? Ποια είναι στην περίπτωση αυτή η τελική ενέργεια του φωτονίου στο σύστηµα ηρεµίας του ηλεκτρονίου;? Ποια είναι η τελική ενέργεια του φωτονίου στο σύστηµα του παρατηρητή;

ΑστροφυσικήΥψηλώνΕνεργειών Διδάσκ.:Β.Παυλίδου Ενότητα6:ΑντίστροφηΣκέδασηCompton 4 D. Ακτινοβολούµενη ισχύς? Χρησιµοποιώντας το παραπάνω σχήµα, θα δείξουµε ότι P= σcγ 2 U rad, όπου U rad η πυκνότητα ενέργειας της προς σκέδαση ακτινοβολίας Θυµόµαστε ότι για την Σύγχροτρον, P= m -2 γ 2 Β 2 σ T cγ 2 U B. Στην πραγµατικότητα, η οµοιότητα είναι ακόµη µεγαλύτερη! P Synch /P IC = U B /U rad Ε. Φάσµα και υπολογισµοί τάξης µεγέθους (ασκήσεις) Με ακριβώς αντίστοιχο τρόπο όπως και στην ακτινοβολία Σύγχροτρον, µπορούµε να δείξουµε ότι, εφ οσον είµαστε στο όριο Ε i γ << m e c 2, το φάσµα IC µιας κατανοµής ηλεκτρονίων µε νόµο δύναµης στις ενέργειές τους κλίσης p, Ν Ε -p είναι F ν Ε -(p-1)/2

ΑστροφυσικήΥψηλώνΕνεργειών Διδάσκ.:Β.Παυλίδου Ενότητα6:ΑντίστροφηΣκέδασηCompton 5 Ασκήσεις 1. (12β) Τα µαγνητικά πεδία σε blazars έχουν τυπικές τιµές µεταξύ 1mG και 1G. Να γράψετε την χαρακτηρηστική συχνότητα της ακτινοβολίας σύγχροτρον για B=1mG, συναρτήσει του γ. Ποιο το γ ηλεκτρονίων που ακτινοβολούν φωτόνια σύγχροτρον ενέργειας 1eV? 2. (6β). Τα ίδια ηλεκτρόνια σκεδάζουν µε αντίστροφη Compton το παραπάνω φωτόνιο. Σε τι ενέργεια καταλήγει το φωτόνιο αυτό; 3. (10β) Τι συµβαίνει για ηλεκτρόνια µε γ=10 6? 4. (7β)Να επαναλάβετε τις ασκήσεις 1 και 2 για τις κορυφές του φάσµατος του Markarian 501 Βιβλιογραφία: Rybicki & Lightman κεφάλαιο 7 Rosswog & Brueggen, 3.8.3 Διαλέξεις του Longair: http://eud.gsfc.nasa.gov/volker.beckmann/school/download/longair_radiation3.pdf