Физика элементарных частиц и атомного ядра. Том 17 - Боголюбов Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
do = do0 -f do1P^P9 sin ф (97)
зависит от Рф - степени круговой поляризации фотонов, Рэ - поляризации
электронов и позитронов и угла ф между плоскостью, перпендикулярной
вектору поляризации электрона, и плоскостью рассеяния. При рассеянии
циркулярно поляризованных фотонов на поперечно поляризованных электронах
должна таким образом наблюдаться асимметрия в угловом расщеплении "вверх
- вниз" (см. [56], (рис. 4).
Измерение методом комптоновского рассеяния не разрушает поляризацию
пучка: при взаимодействии фотонов с электронами исследуется ориентация
спинов отдельных электронов и по отдельным испытаниям-тестам делается
вывод о всем пучке. Поляризационный луч лазера при измерениях
направляется против пучка. Отдельные лазерные фотоны взаимодействуют с
электронами и отражаются назад ("обратный комптон-эффект"), получая очень
большую энер-
4 00 350 300 250 200 150 100 100 80 60 40 20
?= 1,55 ГЭВ
Е = 3,7ГэВ
е+е~ Г у 1 1 Г 1 1 1 1 1 1 АЛ е+е~ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
м+м~ -1-1-L 1 1 1 1 1 1 1 1 № VV -1-1-1 1 1 1-1 Mil
О 90 180 270 0 90 180 % град
РАДИАЦИОННАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОНОВ И ПОЗИТРОНОВ 919
гию. Затем они попадают в счетчики. Характеристическое распределение
рассеяния фотонов дает возможность определения степени поляризации
электронов. Методика, разработанная на накопителе PETRA [51], была
усовершенствована так, что процесс измерения поляризации занимает 10 мин,
поэтому степень поляризации е+е~-пучков можно измерять непрерывно без
разрушения ориентации спийа.
г. Метод наблюдения спиновой зависимости синхротронного излучения. Все
перечисленные здесь методы по наблюдению и измерению поляризации
электронно-позитронных пучков являются в некотором
Рис. 4. Схема эксперимента по комптбновскому рассеянию циркулярно
поляризованных фотонов на электронах:
1 - лавер; 2 - поляризатор; 2 - зеркало; 4 - область соударения фотонов с
электронами; 5 - обратно рассеянные фотоны; 6 - счетчик фотонов; 7 -
отклоняющие магниты
смысле косвенными: они дают возможность судить об ориентации спина частиц
в результате тех или иных взаимодействий - столкновение частиц,
аннигиляция, воздействие на пучок электронов и позитронов лазерными
фотонами.
В этой связи интересно упомянуть еще об одной возможности измерения -
наблюдения поляризации электронов и позитронов по спиновой зависимости
спектра синхротронного излучения. Этот способ наблюдения, предложенный в
ИЯФ СО АН СССР [57], является в каком-то смысле прямым - он не требует
воздействия на пучок электронов со стороны других частиц.
Действительно, как было показано автором совместно с В. Г. Багровым и Р.
А. Рзаевым [43], мощность синхротронного излучения, испускаемого
поляризованными электронами, зависит от ориентации спина частиц.
Воспользовавшись результатами работы [43] для излучения a-компоненты СИ в
линейном по % приближении, можно получить, что поляризованный
естественным образом пучок электронов будет излучать несколько больше,
чем неполяризованный пучок. В коротковолновой части спектра, наиболее
благоприятной для наблюдения, добавочная мощность СИ, связанная с
ориентацией спина, имеет вид
А_ 2gyieiiEi/"(r)
00 * J Кь1,йх+Кг/,(у)
(98)
920 ТЕРНОВ и. м.
Имея далее в виду асимптотику функции Макдональда
(99)
получаем, что
(100)
т. е. величина Л при фиксированной длине волны наблюдения пропорциональна
|, т. е. напряженности магнитного поля и энергии частиц. Величина А
представляет собою скачок энергии при включении деполяризатора.
На накопительном кольце ВЭПП-4 были проведены измерения поляризации с
помощью рассматриваемого метода [58]. При этом сравнивалась мощность
излучения двух сгустков позитронов: поляризованных и неполяризованных
(один из сгустков подвергался селективной деполяризации). По измерению
скачка энергии излучения, вызванного поляризацией позитронов, методом
максимума правдоподобия определялась поляризация частиц.
Таким образом, наблюдение спиновой зависимости синхротрон-ного излучения
показало себя как эффективный метод исследования радиационной поляризации
в накопителях. Поскольку эффект растет с энергией частиц (А ~ ЕН), этот
метод представляет особый интерес для накопителей частиц высокой энергии
(10-100 ГэВ).
В заключение заметим, что измерение радиационной поляризации электронов и
позитронов методом наблюдения спиновой зависимости СИ вносит новое слово
в проблему измерения спина свободного электрона (квантовая теория
измерений). Здесь источником информации о спиновой ориентации служит сам
электрон, свободный - не связанный в атоме. При этом наблюдение
поляризации не связано непосредственно с воздействием (как это, например,
имеет место в опытах Штерна - Герлаха) макроприбора на микрообъект.
Эффект радиационной поляризации и новые возможности физического
эксперимента. Естественный процесс радиационной поляризации электронов и
позитронов в накопителях является в настоящее время единственным и в силу
этого уникальным способом получения поляризованных частиц высокой
