Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
Предположим, что пучок неполяризованных частиц со спином 5=1/2 энергией Т0 и плотностью потока N0 рассеивается на бесспиновом центре (рис. 341). Выделим из числа рассеянных частиц те, которые летят под полярным углом (8, 8+Д9), и ограничимся азимутальными углами ф = 0 и ф = тс. Назовем рассеяние под полярным углом 8 и азимутальным углом (р=0 рассеянием налево, а под углами 8 и ф = тс — рассеянием направо.
* Большая масса рассеивающего центра нужна для того, чтобы энергия частицы при первом и втором рассеяниях оставалась приблизительно неизменной.
78 Глава XV. Нуклон-нуклонные взаимодействия при высоких энергиях
Орбитальный момент количества движения 1, связанный с рассеянием налево, изобразим двойной сплошной стрелкой, смотрящей вверх, а рассеянием направо—двойной штриховой стрелкой, смотрящей вниз. Очевидно, что если существует спин-орбитальная зависимость ядерных сил (а ее существование мы имеем основание предполагать из рассмотрения модели ядерных оболочек), то рассеяние нуклонов с разной ориентацией спина должно быть различным.
Если (1**8)-взаимодействие сильнее, чем (If^-взаимодействие, то из первоначального пучка в рассеянный будет переходить больше нуклонов со спинами, ориентированными параллельно орбитальному моменту (т. е. вверх для рассеяния налево и вниз для рассеяния направо), чем антипараллельно (рис. 342).
Обозначим поток нуклонов, рассеянных налево, Na, а направо—Nn и будем отмечать направление ориентации спина
Т i Т i
стрелкой над буквой. Тогда ЛГЛ = ЛГЛ + Л^л, где ЛГЛ>ЛГЛ, и соот-
т J т i
ветственно N„ = N„+Nn, где N„<N„.
Из симметрии рисунка (и рассуждений) относительно левого
t I
и правого рассеяний по количеству N0 и N0, углу рассеяния 9, энергии частиц и орбитальному моменту следует
Na = N„ и N„ = N„, (86.13)
т. е.
N» = Nn. (86.14)
Относительное превышение в пучке числа нуклонов со спином «вверх» над числом нуклонов со спином «вниз» назовем поляризацией Р. В первоначальном пучке содержится равное количество нуклонов с различной ориентацией спина:
N0 = N0 = N0/2.
Поэтому поляризация первоначального пучка Ро = 0. Поляризация пучка, рассеянного налево,
Т 1 Т I
(86.15)
§ 86. Нуклон-нуклонные взаимодействия при Тк> 100 МэВ
79
а направо
Поляризация пучка P(Q) является новым экспериментальным параметром, отражающим свойства ядерного взаимодействия в функции от угла рассеяния, орбитального момента и энергии частиц. Однако из-за Nn = Nn этот параметр нельзя измерить сравнением интенсивности левого и правого пучков, получающихся после первого рассеяния. Легко видеть, однако, что после второго рассеяния интенсивности левого и правого пучков станут различными (см. рис. 342):
и N„„*Nm. (86.17)
Используя формулы (86.15) и (86.16), легко показать, что асимметрия е второго рассеяния
e = N"~Nm = P2. (86.18)
N 4- N ллл~ '*лп
Измерив е при разных углах 9 (и разных энергиях Т), получим новый экспериментальный параметр рассеяния Р(9, Т).
Величина Р(9), так же как и ^(9), определяется суммарным
ail
вкладом большого числа разных состояний, соответствующих различным /. Поэтому задача выяснения конкретного вклада в Р(в) отдельных состояний неоднозначна [подобно тому, как неоднозначна задача получения фазового набора из анализа
тт Г da
Но совместное рассмотрение
-0(е)1 И [Р(9)]Эксп по-dil _|эксп
зволяет резко сократить число возможных решений (до двух). Для полной однозначности решения нужна добавочная информация (тройное рассеяние, учет фазы кулоновского рассеяния).
Напомним, что проведенное рассуждение справедливо для простейшего случая рассеяния нуклона на бесспиновом центре (s2 = 0). В реальном случае (N— Л^)-рассеяния обе взаимодействующие частицы имеют спин s=l/2, что в значительной степени осложняет анализ. Взаимодействие двух нуклонов может происходить, как при s1 + s2 = 0, так и при s,+s2 = l,
80 Глава XV. Нуклон-нуклонные взаимодействия при высоких энергиях
to
-ВО
- xs
-
.1,1
i i i i
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5-Тр,ГэВ
Рис. 343
что дает для l + s значения / и /—1. В результате даже при /<2 надо учитывать пять фаз: 5(150), 8(3/>о). 5(Vi), Ы3р2) и 8(4), а для (и— />)-рассеяния — еще пять 8(3Si), HlPi), 5(4), 8(3</2) и 6(3rf3).
Ясно, что для выявления хода столь большого числа фаз нужна весьма обширная экспериментальная информация. Ее получили из опытов по изучению тройного рассеяния при разных взаимных ори-ентациях плоскостей рассеяния и различных поляризациях пучка. При анализе результатов учитывалась относительная поляризация нуклонов. Так, определение поляризации обоих нуклонов позволяет различать два сферически-симметричных состояния: ls0 и Зр0, которые отличаются взаимной ориентацией спинов (антипараллельные— для ^о-состояния и параллельные — для Зр0).
Всего для однозначного фазового анализа в области энергий Гр< 300 МэВ надо проводить пять независимых экспериментов. В области энергий Гр>300 МэВ, где становится возможным неупругий процесс рождения я-мезонов, фазы комплексны и минимальное число независимых опытов, которые необходимо выполнить для определения фаз, возрастает до девяти*.
