1.1. Треки в твердых телах

При прохождении через твердое вещество быстрая заряженная частица оставляет нарушение на атомном уровне, ориентированное вдоль траектории ее движения. Эти нарушения называются ядерными треками (или треками заряженных частиц), а материал, в котором регистрируются треки, - детектором. Длина треков различна и изменяется в пределах от менее чем одного микрона до нескольких миллиметров, в зависимости от заряда и энергии частицы, при движении которой они были сформированы, и вещественного состава детектора. Поперечное сечение треков измеряется несколькими наномикронами. При воздействии химического реагента вещество детектора растворяется быстрее в местах линейных нарушений (треков), что позволяет увеличить размер треков и сделать их видимыми в оптический микроскоп (Price, Walker, 1962). Треки, не подвергавшиеся травлению химическим реагентом, обычно называют скрытыми треками, а их наблюдение возможно только с помощью электронного микроскопа при увеличении 50000х (Silk, Barnes, 1959). Размеры и свойства скрытых треков изучались многими исследователями (например, Albrecht et al., 1982; Yada et al., 1987). Основные выводы этих исследований могут быть суммированы в следующем виде. Скрытые треки тяжелых заряженных частиц в минералах имеют центральную зону сильных нарушений размером 5 наномикрон и меньше в поперечнике, эта зона окружена более слабыми нарушениями, охватывающими порядка 10 наномикрон. Вариации в размерах треков зависят, прежде всего, от структуры детектора и от энергии частиц.

При формировании трека происходит серия взаимодействий заряженной частицы с атомами и электронами твердого вещества, в результате чего частица теряет свою кинетическую энергию и, в конечном итоге, останавливается. Процесс потери частицей энергии подробно рассмотрен в (Fleischer et al., 1975; Durrani, Bull, 1987). Отметим, что взаимодействие частицы с электронами атомов детектора лишь замедляет ее движение, но не влияет на траекторию, в то время как, столкновение частицы с атомами не только значительно снижает ее энергию, но и может быть причиной изменения направления движения. Теория формирования треков до сих пор находится в стадии разработки. Наиболее популярная гипотеза предложена Р.Флейшером с соавторами (1975). Согласно этой гипотезе формирование трека происходит в три стадии (см. рис. 1).

Атомная структура треков до настоящего времени является предметом дискуссии. В общем, подразумевается, что нарушения представляют собой узкую зону смещенных атомов. Однако, детальные исследования показывают более сложную картину. Было предложено две модели, описывающих атомную структуру треков. Одна из них разработана французскими физиками и предполагает, что структура трека характеризуется двумя типами дефектов: крупными и точечными, и не является протяженной по всей длине (например, Dartyge et al., 1981). С другой стороны, немецкие ученые показали протяженную структуру трека и описали трек как непрерывный цилиндр с Гауссовым распределением плотности нарушений в радиальном направлении (например, Albrecht et al., 1986).