Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Боровой А.А. -> "Как регистрируют частицы" -> 38

Как регистрируют частицы - Боровой А.А.

Боровой А.А. Как регистрируют частицы — M.: Наука, 1981. — 176 c.
Скачать (прямая ссылка): kakregchastic1981.djvu
Предыдущая << 1 .. 32 33 34 35 36 37 < 38 > 39 40 41 42 43 44 .. 63 >> Следующая

После этого впервые были произнесены слова «искусственная радиоактивность». Но догадаться — это одно, а представить убедительные доказательства правильности своей догадки — совсем другое. И физики на время превратились в химиков, чтобы выделить образовавшийся фосфор из алюминия и получить тем самым необходимые доказательства. Сделать это было тем труднее, что радиоактивный изотоп распадался со временем жизни около трех минут, и извлечение его надо было производить достаточно быстро. Кроме того, выделить несколько радиоактивных атомов вообще невозможно. Однако можно сначала подмешать к ним весомое количество неактивного фосфора, обладающего абсолютно теми же химическими свойствами, а затем проводить извлечение. Фосфор-30 будет всюду следовать за своими стабильными «братьями» — атомами фосфора-31, которые потом получили название «носителей». Когда эта методика была осуществлена и все операции проделаны за время окол© трех минут, можно было праздновать победу. Детектор одно-
ї7 13'
[Al + a-SP + n
и затем
sop _^ зо(
1бґ —»• 14'
[Si + е+ + v.
105
вначно показывал позитронную активность выделенного фосфора.
Открытие Жолио-Кюри как бы широко распахнуло двери перед исследователями. Число искусственных радиоактивных элементов, получаемых облучением а-час-тицами и нейтронами, быстро возрастало. В Нобелевской лекции Фредерик Жолио-Кюри говорил о том, как возрос список таких элементов, начало которому было положено Марией и Пьером Кюри.
В дальнейшем методы радиохимии стали очень разнообразными. Вот, например, один из них. Мишень подвергалась облучению нейтронами, часть ее ядер захватывала их и переходила в более тяжелый изотоп с тем же числом протонов и с той же структурой электронной оболочки. Казалось, тождественность химических свойств материнских и дочерних ядер не позволяет их разделить. Но двое ученых, Сциллард и Чалмерс, обратили внимание на то, что если, скажем, облучать раствор марганцево-кислого калия, то марганец-55 после захвата нейтрона превращается в марганец-56, излучает гамма-кванты и в результате отдачи выскакивает из молекулы. Теперь, если профильтровать раствор, то радиоактивные атомы марганца-56 останутся на фильтре. Только сначала к раствору следует добавить немного нерастворимого носителя, чтобы дальше иметь дело с осязаемыми количествами вещества. Таким способом удалось извлечь и хлор-38, и бром-80 и т. д.
Большие трудности возникли при извлечении плутония из облученного нейтронами урана. Плутоний был необходим для решения атомной проблемы, над которой в нашей стране работали многие ученые во главе с Игорем Васильевичем Курчатовым. Но это уже тема для отдельной книги. А нам пора возвратиться к нейтрино и рассказать о том, как используется радиохимия в экспериментах с этой частицей.
2.2. Опыты Дэвиса
Обратимся к бета-распаду одного из нуклонов ядра (реакции (29) и (30)):
п -* P + е~ + V,
р —> n -J- е+ -f- v.
106
В первом случае ядро испускает электрон, во втором его античастицу — позитрон. Встает естественный вопрос, одинаковы ли V и V, участвующие в этих процессах? Вообще говоря, у нейтрино должна быть античастица, но природа могла устроить и так, что v и v тождественно совпадают. Это имеет, например, место для л°-мезона или гамма-кванта. Второй вопрос связан с тем, какие же признаки отличают нейтрино от антинейтрино. Они обязательно должны определяться особенностями слабого взаимодействия, поскольку нейтрино не имеет ни заряда, ни магнитного момента.
Разрешить эти вопросы могли только эксперименты.
Рассмотрим теперь реакции, обратные тем, который мы только что приводили:
V + п —> р + е-,
~ (34)
V + р —^ п + е+.
Вторая из них нам уже знакома (см. (32)). Это процесс, который наблюдали Рейнес и Коуэн в потоке v от ядерного реактора. Если в этом потоке будет происходить и первая реакция (34), то можно сделать заключение о тождественности VHV. И обратное — ненаблюдение такой реакции позволило бы утверждать, что v и v — разные частицы. Мишени из свободных нейтронов в природе не существует. Процесс (34) можно пытаться наблюдать только на нейтронах, связанных в атомных ядрах. В случае, если v == v, ядро с Z протонами и N нейтронами должно превратиться в новое ядро, в котором нейтронов на один меньше, а протонов на один больше. При таком превращении вылетает один электрон и зарегистрировать процесс, например, сцинтилляционным методом — эадача одного порядка сложности с обнаруженнем рассеяния нейтрино на электроне. Однако на помощь пришла оригинальная идея, высказанная в 1946 г. Б. Понтекорво. В качестве мишени он предложил использовать жидкость, содержащую хлор. Под действием нейтрино от реактора атом хлора-37 (опять-таки, если v =s v) должен превращаться в атом аргона-37:
v + sa-SAr + e- _ (35)
(v + п—»р + е ).
Получившийся аргон — радиоактивен. Со временем жизни около 30 дней он распадается — испытывает электронный
107
захват. Это и есть прямая реакция:
BAr + ^BO + ,
(р + е -*n + v).
Вы видите, что уравнения (35) и (36) обратны в том случае, если нейтрино и антинейтрино тождественны.
Предыдущая << 1 .. 32 33 34 35 36 37 < 38 > 39 40 41 42 43 44 .. 63 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed