Физика элементарных частиц и атомного ядра. Том 17 - Боголюбов Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Простая оценка времени поляризации показывает, что для электронов с
энергией 1 ГэВ оно имеет порядок 1 ч и далее быстро падает с ростом
энергии. Поэтому реальное наблюдение процесса поляризации возможно в
накопительных кольцах, где частицы движутся
РАДИАЦИОННАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОНОВ И ПОЗИТРОНОВ 887
длительное время в условиях компенсации потерь энергии на излучение (см.
[2]).
Эффект радиационной поляризации электронов и позитронов в накопительных
кольцах был предсказан автором этой статьи [3] (1961) (см. также работу
[5], опубликованную после защиты диссертации [31) и строго установлен
теоретически совместно с А. А. Соколовым [4] (1963) *. С тех пор прошло
уже более 20 лет и тем не менее интерес к этому необычному и неожиданному
явлению не только не исчез, но за последние годы проявляется в
возрастающей степени.
Это объясняется прежде всего тем, что накопительные кольца явились
естественным (и в настоящее время уникальным) источником релятивистских
электронов и позитронов с ориентированным спином. Эффект радиационной
поляризации открыл новые возможности физического эксперимента по
наблюдению явлений, связанных с внутренней степенью свободы частиц -
спином.
На раннем этапе изучения спиновых явлений считалось, что роль спина во
взаимодействиях частиц не является существенной. Однако в дальнейшем эта
точка зрения претерпела изменение. Поляризация частиц уже в недавнем
прошлом открыла возможность получения совершенно уникальной информации о
законах природы. Достаточно вспомнить известные эксперименты по ^-распаду
поляризованных ядер, в которых было обнаружено фундаментальное явление
несо-хранения четности в слабых взаимодействиях. После опытов по §-
распаду поляризованных ядер во многих физических лабораториях мира был
проявлен большой интерес к поляризованным мишеням и поляризованным пучкам
частиц как к новым источникам информации о механизме взаимодействия
частиц - изучению спиновой зависимости явлений.
В этой связи следует упомянуть о том, что эксперименты с поляризованными
электронами и позитронами делают особо информативным процесс их
превращения в адроны, поскольку этот процесс существенно зависит от
поляризации сталкивающихся пучков. Изучение спиновых корреляций дает
возможность исследования структурных функций адрона, а также помогает в
выборе между различными моделями взаимодействия (см. [6]). Важность этого
направления исследований подчеркивается современным развитием квантовой
хромодинамики (КХД) и большими достижениями эксперимента.
Применение пучков электронов и позитронов с ориентированным спином имеет
важное значение в опытах по физике слабых взаимодействий, поскольку эти
процессы также существенно зависят от спиновых корреляций. Сейчас есть
полные основания предполагать, что спиновые эффекты при больших энергиях
частиц будут вносить большой вклад в динамику их взаимодействия.
Возрастающий инте-
* В 1973 г. этот эффект был зарегистрирован в государственном реестре
открытий СССР за № 131 с приоритетом от 1963 г. (по дате публикации
работы [4]).
888 тернов и. м.
рес к физике поляризационных явлений характерен проведением ряда
международных симпозиумов, посвященных этой тематике (V Международный
симпозиум по спиновым явлениям в физике высоких энергий - Брукхейвен,
1982; Международный семинар по спиновым явлениям в ИФВЭ - Серпухов, 1984;
VI Международный симпозиум по поляризационным явлениям в ядерной физике -
Осака, Япония, 1985).
В связи с развитием исследований по изучению поляризационных явлений -
нового раздела физики высоких энергий - стала особенно актуальной задача
разработки источников быстрых поляризованных частиц. В решении этой
задачи в течение длительного времени не существовало прогресса.
Существующие способы поляризации могли обеспечить лишь нерелятивистскую
область энергий. Это прежде всего электроны ^-распада - они продольно
поляризованы, далее, как уже отмечалось, поляризация частиц, возникающая
в процессе их рассеяния, и, наконец, ориентация спинового магнитного
момента частиц путем воздействия на их комбинациями электрического и
магнитного полей. Все эти методы были ограничены в своих возможностях:
они оказывались применимыми только в нерелятивистской области энергий и,
кроме того, давали недостаточную степень поляризации пучков, а также их
слабую интенсивность.
Было очевидно, что важная задача получения релятивистских пучков
поляризованных электронов и позитронов оставалась неразрешенной, и любой
прогресс в этом направлении имел бы большое значение. В связи с этим
возникла мысль о возможности ускорения пучка поляризованных вначале
частиц до высоких энергий. В этой проблеме, однако, имеются свои
трудности: нужен был источник частиц с заданной поляризацией, причем
источник интенсивных пучков. Кроме того, поскольку частицы в ускорителе
проходят огромный путь, необходимо было проанализировать возможные
деполяризующие факторы: возникновение резонансов, влияние неоднородности
