Гравитация и относительность - Цзю Х.
Скачать (прямая ссылка):
424
Глава 13
фиг. 13.5 изображена печь, использованная для получения пучков атомов калия и цезия. В ней поддерживалась температура около 500° К.
На фиг. 13.6 показаны экспериментальное и вычисленное теоретически распределения интенсивности
Гнездо для термопары
Фиг. 13.5. Печь, используемая обычно для получения пучков атомов щелочных металлов.
пучка при ширине щелей печи и коллиматора 0,004 см. Ширина детектора также была равна 0,004 см. Обе кривые хорошо согласуются. Малое расхождение между ними вызвано рассеянием в атомном пучке, неточностью юстировки щелей и неточностью «в определении их размеров. Детектор был расположен в одной из двух точек половинной интенсивности, с тем чтобы получить максимальное изменение интенсивности при данном Sa.
На фиг. 13.7 изображена в разрезе по вертикали система электродов, создающих электрическое поле. Параллельные пластины выполнены из алюминия, их длина примерно 2 Mi зазор между ними 1—2 мм. Такая
-20 -/5-/0-5 0 5 Ю 15 20
2, ю~3 CM
Фиг. 13.6. Кривая формы пучка, вычисленная теоретически (пунктирная линия) для случая классических траекторий и идеальной геометрии прибора и полученная экспериментально (сплошная линия) для пучка атомов калия в отсутствие электрического поля.
Кривая формы представляет собой зависимость интенсивности пучка I (z)// (0), регистрируемой детектором, от положения детектора 2.
Фиг. 13.7. Система электродов в поперечном разрезе.
/ — вакуумная камера; 2— алюминиевая двутавровая балка; 3—молекулярный пучок; 4 — алюминиевые электроды; 5 —высоковольтный изолятор; б — опорная плита.
426
Глава 13
система позволяла получать поле напряженностью 100 кв/см, после чего наступал пробой.
На фиг. 13.8 приведены некоторые результаты наблюдений. Изменение интенсивности пучка А/, зарегистрированное детектором, помещенным в обе точки половинной интенсивности (z\ и г2), изображено здесь как функция напряженности электрического поля при обеих полярностях поля.
Фиг. 13.8. Зависимость изменения интенсивности в точках Zi и Z2, где интенсивность равна полозине максимальной напряженности
поля.
Отклонение пучка, соответствующее полному заряду атомов, прямо пропорционально напряженности E1 а отклонение, вызванное индуцированным дипольным моментом, пропорционально E2. Наблюдавшийся ход Д/(zit Е) показан на фиг. 13.8. Легко видеть, что функция А/(zif Е) пропорциональна E2 вплоть до значений напряженности E около IO5 в/см, как этого следова,лр
Мир Литтлтона—Вонди и равенство зарядов
427
ожидать на основании одной только дипольной поляризуемости. При еще больших напряженностях Al уже не пропорционально E2: и AI(zu Е) и Д/(г2, Е) падают с ростом напряженности E при достаточно больших значениях последней. Такое поведение не соответствует ни отклонению из-за наличия заряда у атомов, ни отклонению из-за поляризуемости диполей, но относится скорее к эффекту ослабления пучка при таких сильных полях. Пучок, по-видимому, ослабляется пропорционально увеличивающемуся току между электродами, что приводит к зависящему от напряженности поля изменению сигнала D(г*, ?), не связанному с электростатическим отклонением атомов в пучке.
В табл. 13.1 представлены данные, вычисленные на основании результатов измерений с пучками атомов калия и цезия и молекул водорода и дейтерия. В ней даются верхние границы возможных зарядов. Для водорода и дейтерия верхние границы возможного полного
Таблица 13.1
Сводные данные измерений заряда методом атомных пучков 1J
Результаты Истолкование а)
Газы
|*н,|<2-Ю-\ I SfKbio-1V
I Яог I < 2-8 '10 'ЪЯе |?„| <2,4- IO-1V
Щелочные металлы
= (—3,8± 11,8)- IO-1V ^ = 196(, + 20^
?Cs = (+1,3±5,7). IO-1V ^Cs = 55 6Q + 78Vn
•) Обозначения: 6q — разность зарядов электрона и протона; qn — заряд нейтрона; qg — абсолютная величина заряда электрона.
2) Если считать, что величина 6q не зависит от qn, то уравнения для щелочных металлов составляют систему уравнений с двумя неизвестными. Их решение определяет пределы bq =S (—0,85±2,7)* 10“17 qg и qn — (+0,61 ±2,0)* 10“17 q .
Однако реакция распада нейтрона nJ>p + e~ + v приводит к равенству bq = qn, так что bq = (1,0±4,2)¦ 10—19 qe.
428
Глава 13
заряда намного выше, чем для щелочных металлов. Это объясняется тем, что эффективность детектора Пирани, использовавшегося при работе с пучками водорода, меньше эффективности детектора для щелочных металлов, основанного на поверхностной ионизации. По этой причине установка для газов была короче и менее чувствительной к малым отклонениям, чем установка для щелочных металлов.
Мы принимали, что заряд атома или молекулы полностью определяется скалярной суммой q = Zf>q + Nqn, где Z — число пар электрон — протон, 6q = qp — qe — разность зарядов электрона и протона, N — число нейтронов, a qn — заряд нейтрона. Предельное значение бq можно определить непосредственно из данных измерения результирующего заряда молекулы водорода:
Ity I = 1 • IO-1Ve- (27)
При этом результат для дейтерия дает предельное значение qn\
