Гравитация и относительность - Цзю Х.
Скачать (прямая ссылка):
\йп\< 2,4 • \0~lbqe. (28)
Еще ниже оказываются границы, полученные из опытных значений зарядов цезия и калия:
?Cs = 55ty + 7fy, = (13± 56). IO-1V (29)
?к = 196<7 + 20<7л = (—38 ±118)- КГ18?,. (30)
Рассматривая (29) и (30) как систему уравнений для bq и qn, получаем решение в виде
6(7 = (-8,5 + 27)- IO-1Ve (31)
независимо от значения q„ и
?. = (6,1 ±20)-їв-V (32)
независимо от значения bq.
Если же принять, что 6q = qn, то верхняя граница разности зарядов электрона и протона оказывается еще меньше. Соотношение бq=qn следует из обычного предположения о сохранении заряда в p-распаде нейтрона
Мир Литтлтона—Бонди и равенство зарядов
429
(п-*p + e~+v) и равенстве нулю заряда антинейтрино1). Тогда bq=qSiroM/(Z+N)< и из qcs мы получим
6? = (1,0 ±4,2)- IO-1V (33)
Улучшив вакуум, характер электрического поля и стабильность детектора, мы надеемся повысить чувствительность нашей установки с пучком атомов щелочных металлов еще примерно в 100 раз. Опыт с атомным пучком, проделанный Шапиро и Эстулиным [14], дал верхний предел для заряда нейтрона, равный 6-Ю-12 qe.
Теперь я кратко расскажу о макроскопическом эксперименте с истечением газа, «впервые проведенном Пик-кардом и Кесслером [4], в котором измеряется полный заряд Q большого числа N молекул газа по изменению потенциала металлического сосуда относительно наружного электрода при истечении из него газа. Установка упомянутых авторов показана на фиг. 13.9. Она состоит из двух концентрических проводящих сфер, образующих сферический конденсатор. Внутренняя сфера может быть заполнена газом. Разность потенциалов между этими двумя сферами зависит от емкости, от поверхностного заряда на внутренней сфере и от объемного заряда, который переносится газом.
Пиккард и Кесслер наполняли внутреннюю сферу газами CO^ или N2 до давления 20—30 атм. Затем они позволяли газу вытекать из внутренней сферы и измеряли при этом изменение потенциалов на обкладках конденсатора. Если газ нейтрален, а размеры сферы не изменяются, то разность потенциалов должна оставаться постоянной. Если же газ несет некоторый заряд, обусловленный неравенством зарядов электрона и протона, то при истечении газа из внутренней сферы ее потенциал должен изменяться. Чтобы исключить или хотя бы уменьшить истечение ионов или электронов, в горловине
1J Верхний предел допустимого заряда для нейтрино можно получить, считая, что нейтрино представляет собой дираковскую частицу с массой 500 эв (верхний предел допустимой массы нейтрино), и вычисляя тот верхний предел заряда, который еще согласуется со значениями сечений для нейтрино (см. [13]). Найденный таким путем предельный заряд нейтрино равен примерно
ю-V
430
Ґлава ІЗ
выпускной трубы во внутренней сфере был установлен небольшой электрод, на который подавалось такое напряжение относительно сферы, что ионы задерживались и не выходили вместе с нейтральными молекулами газа.
Внешняя проводящая сфера
Фиг. 13.9. Схема установки Пиккарда — Кесслера для опыта по истечению газа.
Результаты измерений показали, что IO"21 qe. На
фиг. 13.10 изображена конструкция современной установки, использовавшейся Кингом [15] для проведения такого же опыта с водородом и гелием. Округляя с завышением, мы можем сказать, что его результаты дают верхний предел заряда H2, меньший IO'19 qe.
Для достижения еще более высокой чувствительности при определении бq предлагался современный вариант опыта Милликена, в котором вместо масляных капель использовался бы миниатюрный металлический шарик с магнитным подвесом.
Мир Литтлтона—Бонди и равенство зарядов
431
Фиг. 13.10. Установка Кинга для опыта по истечению газа.
/ — кварцевые изоляторы; 2 —внутренняя камера; 3 — электрометр; 4 — кварцевый стержень; 5 —выключатель; 6 — коробка с аккумуляторами; 7 —кварцевая трубка;
5—внешняя камера; 9 — деионизатор.
Экспериментальные данные о величине возможной разности зарядов электрона и протона сведены в табл. 13.2.
Истолкование результатов
Измерения отклонения пучков атомов щелочных металлов дают в качестве предела для 6q величину 5-Ю-19 qe. Это составляет примерно четверть значения, требуемого теорией расширяющейся вселенной Литтлтона и Бонди. Макроскопическое исследование по методу свободного истечения газа дает еще более низкий предел— от IO"21 qe до IO-20 qe. Все эти данные убедительно свидетельствуют против теории Литтлтона — Бонди в том варианте, в котором требуется б</ = 2*10~18 qe, но они недостаточны для проверки другого, хотя и менее
Результаты измерения предельных зарядов молекул !)
Таблица 13.2
Метод Молекулы ?мол в e™H™ax яе Ля — <?мол Исследователи
4 ~ Z-VN
Истечение CO2 < 2,2 • IO-19 < 5 - IO-21 Пиккард и Кесслер [4]
газа Ar (4±4) • IO-20 (1 ± 1) • IO-21 1 Хиллас и Крэншоу
N2 (6±6) • IO-20 (2,1 ±2,1) - IO-21 J [16, 17]
H2 (—2,5±1,5)- IO-20 (—1,3±0,8) • IO-20 1 Кинг [15]
He (4±2) • IO-20 (1 ±0,5) • IO-20 і
Отклонение Csl < 4 10~‘3 < 1,5 -IO-15 Хьюз [11]
лучка Свободные < 6 - IO-12 — Шапиро и Эстулин [14]
