Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
На рис. 361 показаны графики зависимости числа зарегистрированных случаев при различных настройках системы счетчиков CI, С2. Кривая / соответствует настройке системы на регистрацию к'-мезонов (пролетное время 40 -Ю-9 с); кривая 2—на регистрацию антипротона (пролетное время 51-Ю-9 с); кривая 3 соответствует случаям, когда имеются сигналы от счетчика 41. Всего в первом опыте было зарегистрировано 60 антипротонов.
Надежность рассмотренной методики легко проверить. Для этого достаточно изменить направление магнитных полей в фокусирующих и отклоняющих магнитах и направить в установку протоны с таким же импульсом р=1,19ГэВ/с, как и у антипротонов. Тогда при тождественности масс антипротона и протона обе частицы должны одинаковым образом проходить через систему магнитов и счетчиков при изменении параметров этой системы. На рис. 362 произведено сравнение числа прошедших протонов и антипротонов при таком изменении полей в магнитах, которое приводит к небольшому изменению условия фокусировки для импульса и не меняет величины р. Другими словами, система настраивалась на значение массы, несколько отличающейся от массы протона. Из хорошего совпадения обеих экспериментальных кривых следует, что масса антипротона не может отличаться от массы протона более чем на 5%.
В последующих опытах это отличие уменьшилось до 1%, и в настоящее время нет никаких оснований сомневаться в тождественности масс протона и антипротона.
Предварительные результаты измерений магнитного момента антипротона также не противоречат ожидаемой величине (iip = — \хр). Эти измерения были выполнены при помощи водородной пузырьковой камеры с магнитным полем, в котором наблюдалась прецессия оси поляризации антипротона.
Известно, что в процессе нуклон-нуклонного рассеяния (благодаря спин-орбитальному взаимодействию) возникает поляризация спина рассеянного нуклона перпендикулярно плоскости рассеяния (см. § 86, п. 5). Эта поляризация обнаруживав ется при втором рассеянии по асимметрии рассеяния в плос-
94. Антипротон
117
2,5 2,0
1,0
0,5
О
0,85 I 0,95 1,00 1,05 1,10 Штр
Рис. 362
кости первого рассеяния относительно направлений влево—-вправо (рис. 363). При этом для частиц, рассеявшихся первый раз налево, при втором рассеянии наблюдается преимущественно левое рассеяние, для частиц, рассеявшихся первый раз направо,— правое.
Аналогичный эффект асимметрии второго рассеяния должен наблюдаться и для антипротонов. Последние, так же как и протоны, имеют спин 1/2, который может ориентироваться при рассеянии в результате спин-орбитального взаимодействия. Опыт подтвердил это заключение и показал, что поляризация антипротонов при рассеянии на углы от 6 до 25 (в с. ц. и.) достигает 50%.
Для определения магнитного момента антипротона было использовано явление прецессии спина во внешнем магнитном поле. Как известно, при помещении частицы со спином, отличным от нуля, во внешнее магнитное поле Н благодаря взаимодействию магнитного момента частицы с полем возникает прецессия спина вокруг направления поля с ларморовс-кой частотой
где у — гиромагнитное отношение, а т — масса частицы. Таким образом, если среди случаев двойного рассеяния антипротонов отбирать случаи, для которых направление поляризации спина при первом рассеянии будет перпендикулярно направлению магнитного поля, то за время между первым и вторым рассеяниями спин антипротона должен повернуться из-за прецессии на определенный угол вокруг направления магнитного поля. Вместе со спином повернется и плоскость асимметрии второго рассеяния (так как асимметрия второго
coL = -— у Я,
2тс
(94.1)
118
Глава XVII. Антинуклоны и антиядра
рассеяния наблюдается всегда в плоскости, перпендикулярной спину). Измеряя угол поворота и зная время поворота (по пробегу между точками первого и второго рассеяний), можно из формулы (94.1) вычислить магнитный момент антипротона. Вычисления дали — 1,8ц.в, однако ожидаемое значение ( —2,79цв) не противоречит результатам эксперимента, так как он недостаточно точен.
Более точное значение магнитного момента антипротона ( — 2,83 +0,10|хв) было получено в 1972 г. в результате измерения тонкой структуры для антипротонных атомов свинца и урана. Это значение согласуется с предсказаниями СРГ-теоремы, в соответствии с которой \ip=— \ip*.
§ 95. Антинейтрон
Как уже говорилось, антинейтрон отличается от нейтрона направлением магнитного момента: оно у антинейтрона совпадает с направлением спина. Благодаря этому электромагнитное взаимодействие антинейтрона отличается знаком от электромагнитного взаимодействия нейтрона. Однако наиболее существенным свойством антинейтрона (как и антипротона) является характер его ядерного взаимодействия с нуклонами, обусловленный тем, что барионный заряд антинейтрона ВЙ= — 1. Подобно антипротону антинейтрон при встрече с нуклоном аннигилирует с ним, в результате чего выделяется энергия
которая идет на образование п-мезонов или (с меньшей вероятностью) ЛГ-мезонов и (с еще меньшей) у-квантов. Именно это свойство антинейтрона было использовано для его обнаружения.
