Для таких частиц, как протоны и -частицы, рассеяние на значительные углы при столкновениях с ядрами сравнительно редко, и практически всё торможение обусловлено взаимодействием между этими частицами и электронами атомов газа. В случае осколков деления не только возникают ответвления треков вследствие лобовых столкновений с ядрами, что является скорее правилом, чем исключением; эффект рассеяния и торможения при более периферических столкновениях ясно можно видеть в нерегулярных постепенных изгибах треков, так же как и в специфической форме кривой, выражающей зависимость пробега от скорости. Кроме того, вклад электронов в торможение сильно уменьшен за счёт того факта, что осколки деления за время их полного пробега будут уносить с собой большое число связанных электронов, которые при отсутствии существенного влияния ядерных столкновений будут нейтрализовать большую часть эффективного заряда осколков при столкновениях с электронами.
Непрерывный
захват и потеря электронов высокоскоростными осколками представляет
собой довольно сложное явление; однако в первом приближении можно
предположить, что осколки будут иметь средний эффективный заряд,
равный отношению их скорости
V
к «орбитальной» скорости
V0~108
В случае столкновения осколка с тяжёлым атомом, обладающим слабо связанными электронами, а также электронами со скоростями, большими V, можно предположить, что только первые из них (в количестве примерно V/V0, будут эффективны для торможения. Это верно, поскольку более быстрые электроны, так же как электроны, которые несёт осколок, будут оказывать просто адиабатическое влияние в течение столкновения и, следовательно, не будут иметь запаздывающего эффекта.
Расчёт тормозной способности при таких условиях особенно прост, так как вследствие сравнительно высокого эффективного заряда атома классическая механика может быть непосредственно применена для вычисления энергии и передаваемого импульса при столкновении. Используя указанные выше оценки эффективного заряда и обозначая через и массу и заряд электрона, получаем для средней потери скорости на единицу пути осколка с массой M и атомным номером Z в газе с N атомами с массой m и атомным номером Z в единице объёма
dV
dx
=
44N
MV03
ln
V
V0
2
+
Z2z2(M+m)
Mm
V
V0
3
·
·
ln
Mm(Z+z)
(M+m)Z2z2
V
V0
3
.
(1)
Здесь первый член в фигурных скобках обязан взаимодействию с электронами, а второй — прямым ядерным столкновениям.
В случае осколка деления с массовым числом 140 и атомным номером 50, проходящего через газообразный аргон с массовым числом 40 и атомным номером 18, постоянный множитель перед логарифмом во втором члене будет около 10. Этот член, который в начальной части пробега, где скорость составляет около 20V0, много меньше первого члена, будет таким образом больше в конце пробега, когда скорость уменьшится до 2V0. Поэтому из формулы (1) можно ожидать, что кривая зависимости пробега от скорости должна иметь существенно различные черты в начале и конце пробега. В самом деле, пренебрегая медленным изменением логарифмического члена, можно ожидать, что потеря скорости на единицу пути должна быть практически линейной в начале пробега и обратно пропорциональной кубу скорости в конце пробега.
Кривая именно такого характера, по-видимому, должна совпадать с экспериментальными данными, и согласие должно быть удовлетворительным также в количественном отношении. Для сравнения теории с экспериментом в самом конце пробега существенно заметить, что условием справедливости рассматриваемого приближения является то, что аргумент логарифмов в обоих членах должен быть больше единицы. Это значит, что первый член имеет смысл только при V V0, тогда как второй может иметь смысл в некотором приближении даже при V V0, поскольку постоянный множитель в аргументе логарифма будет около 10,