量子电动力学

轫致辐射(bremsstrahlung)

/ BREM-stra-loong /

Bremsstrahlung 是德语'刹车辐射'的意思,这名字道尽了一切:当一个高速的带电粒子被突然减速或偏折时,它就会放出光。开车猛踩刹车,动能变成刹车片里的热;对一个飞奔的电子做类似的事——在原子核附近把它的路径急剧弯折——它的一部分能量就会以光子的形式甩出去。偏折就是刹车,发出的光子就是辐射。

从物理上说,任何加速的电荷都会辐射电磁波,而在量子图景中,那辐射就是一股光子流。当一个电子掠过一个重原子核的强电场时,原子核的牵引把它拽离原来的方向,使它向侧面加速,于是电子发出一个轫致辐射光子,把失去的能量和动量带走。与康普顿散射或对产生不同,发出的光子能量几乎可以是任何值,最高可达电子的全部动能,从而产生一片平滑、连续的光子能量分布,而不是尖锐的谱线。

轫致辐射在实际中无处不在。它在每一支医用和牙科 X 射线管里产生宽阔的连续本底,电子在那里被射向金属靶并被狠狠刹住。它也是高能电子穿过物质时损失能量的主要方式,这决定了粒子探测器和量能器的工作原理。它还限制着电子加速器,并帮助解释宇宙中炽热、高能区域发出的 X 射线和伽马射线,从太阳的日冕到星系团。

牙医诊所里的 X 射线机,工作原理就是把电子射向一个钨靶。当电子在金属的电场里被狠狠刹住时,它们发出轫致辐射——一片宽阔分布的 X 射线光子,穿过你的下颌来成像。

X 射线管通过把高速电子在金属靶中刹住来产生射线。

轫致辐射产生连续的光子能量谱,与原子跃迁的尖锐谱线不同;X 射线管的能谱其实是平滑的轫致辐射本底,上面叠加着几条尖锐的特征谱线。

又称
braking radiation轫致辐射軔致輻射