Принципы симметрии в физике элементарных частиц - Гибсон У.
Скачать (прямая ссылка):
Из этого выражения находим верхний предел несохранения четности в электромагнитном взаимодействии, лежащем в основе атомной структуры: | Z712 10-6.
5.2.3. Проверка закона сохранения четности в ядерной физике. Общие принципы сохранения четности и способы их проверки одинаковы как в ядерной, так и в атомной физике. Установлено,, что ядерные энергетические уровни можно характеризовать определенной четностью, что свидетельствует о том, что четность с высокой степенью точности сохраняется при сильных взаимодействиях, т. е. UpHst Up1 = Hsi- Чтобы проверить это, рассмотрим переход, запрещенный в силу инвариантности относительно пространственной инверсии. Первая такая проверка была выполнена Таннером {167], но мы для иллюстрации рассмотрим другой случай [184].
Второе возбужденное состояние 6Li имеет энергию около 3,6 Мэе и спин и четность 0+. Оно образует триплет по изоспину с вНе и 6Ве. Развал
6Li* 4Не + d (5.29)
энергетически разрешен, но запрещен по закону сохранения четности, тогда как радиационный распад
6Li* ->¦ 6Li -j- у,
как оказалось, имеет гораздо большую вероятность. Спин и четность Jp для 4Не и d равны 0+ и 1+ соответственно, так что конечное состояние должно иметь орбитальный момент количества движения /=1, а значит, и отрицательную четность. Если четность не сохраняется, то волновая функция 6Li* имеет небольшую примесь компоненты с отрицательной четностью . В этом ^случае реакция (5.29) может идти с относительной амплитудой F в обозначениях формулы (5.28). ^
126
Можно было бы приготовить 6Li* и исследовать небольшое количество тяжелых излученных частиц в реакции (5.29), конкурирующей с радиационным распадом, но это представляет известные экспериментальные трудности. Рассмотрим вместо этого реакцию
4Не + d ->¦ 6Li*-»-eLi + у,
скорость которой определяется относительно малой скоростью (шириной) Tad образования возбужденного состояния, По скорости этой реакции Уилкинсон установил, что экспериментальный предел Fad равен 0,2 эв. Типичная ширина ядерных уровней равна
1 Мэе. Отсюда можно сделать вывод, что для сильного взаимодействия \F\2 510-7.
Другой способ проверки сохранения четности заключается в исследовании круговой поляризации уизлучения ядер, находящихся в возбужденном состоянии. Круговая поляризация соответствует среднему значению <Sp> спиральности фотона. Как мы видели в л. 5.1.5, вследствие инвариантности относительно пространственной инверсии эта величина должна исчезать. Это имеет место в случае усреднения по всем другим спинам, так что возбужденные состояния должны получаться при действии непо-ляризованного пучка на неполяризованную мишень.
В. М. Лобашов и др. [127] провели очень чувствительный эксперимент по изучению у-излучения с энергией 400 кэв, возникающего при переходе из возбужденного состояния 9/2~ в основное состояние 7/2+ 175Lu. Этот электрический дипольный переход подобен атомным оптическим переходам. Примеси с противоположной четностью, добавленные в эти два состояния, приводят к ¦у-излучению в результате магнитных переходов (Ml), происходящих без изменения четности. Амплитуду -у-излучения с энергией 400 кэв можно представить в виде А = ЛЕ1 + FAMi .Ее интенсивность с точностью до первого порядка по F: | А |2« | Aei I2 (1 + FR) Интерференция между излучением типа Е1 и Ml приводит к круговой поляризации. Таким образом, ожидаемая поляризация равна RF, где
R = 2Re (Ле1 ^mi)/ I AEi |2 ~ [ 4MiMei |.
Множитель усиления R можно оценить с помощью теории мульти-польного излучения при условии знания структуры ядра. В рассматриваемом случае Rm 50. Поляризация фотона определялась по рассеянию в намагниченном железе и оказалась равной Ру = ='(4 + 1) 10_3.Отсюда найдем относительную амплитуду взаимодействия, несохраняющего четность: | F | —0,8 10~в. Аналогичные эксперименты проведены Бемом и Канкелейтом [32], Боком и Шоппером [29].
Еще один из способов проверки выполнения закона сохранения четности заключается в поиске угловой асимметрии -у-излучения, испускаемого поляризованными ядрами: если четность сохраняется, то угловое распределение, измеренное относительно направ-
121
ления поляризации, не может содержать нечетные степени costJ, в противном случае величина (STOpv) должна иметь ненулевое значение. Гродзинс и Женовез [95] пытались найти асимметрию «вперед — назад» фотонов, испускаемых поляризованным 57Fe. В пределах точности эксперимента обнаружить ее не удалось,
В аналогичном эксперименте для образования поляризованных ядерных уровней использовались поляризованные нейтроны. Изучая реакцию
лт,„л + U3Cd + 114Cd* (1+) ^ 114Cd (0+) + V;
Ю. Г. Абов и др. [2, 3] использовали преимущество изолированного резонансного уровня, делающего кадмий хорошим поглотителем медленных нейтронов. Появление члена cos0 в реакции распада есть результат интерференции между доминирующим Ml-переходом 1+—>-0+ и нерегулярным Е1-переходом.
