Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
Впервые антинейтрон наблюдался в 1956 г. в США Корком, Ламбертсоном, Пиччиони и Вентцелем, которые для получения антинейтронов использовали процесс перезарядки антипротонов при их взаимодействии с нуклонами:
Схема опыта приведена на рис. 364. Антипротоны возникали в результате бомбардировки бериллиевой мишени бэватрона протонами с энергией 6,2 ГэВ. Как и в опыте по обнаружению антипротонов, отрицательные частицы с данным импульсом выделялись системой из отклоняющих магнитов (два) и фо-
* В 1959 г. Сегре и Чемберлену за открытие антипротона была присуждена Нобелевская премия по физике.
E=2mNc2 х
1900 МэВ,
р+р->п + п; р+п^п+п + п .
(95.1)
§ 95. Антинейтрон
119
О о
пуп,у,Кв,Кв ^
о о
1 V / 1
п.п
С2 СЗ
ч с
Рис. 364
кусирующих магнитных линз (пять). Отбор антипротонов из пучка отрицательных частиц производился по времени пролета с помощью шести сцинтилляционных счетчиков, включенных в схему совпадений. Система позволяла выделять 5—10 антипротонов в минуту.
После прохождения антипротонами последнего счетчика С1, подтверждающего, что они идут в нужном направлении, антипротоны попадают в конвертер К, в котором возникают антинейтроны. Конвертер представляет собой сосуд, заполненный сцинтиллирующим раствором, который просматривается четырьмя фотоумножителями ФУ. При взаимодействии антипротона с веществом конвертера могут происходить следующие три процесса:
1) аннигиляция антипротона, сопровождающаяся образованием я- и А"-мезонов и у-квантов;
2) прохождение без ядерного взаимодействия;
3) перезарядка антипротона с образованием быстрых нейтронов, л "-мезонов и антинейтронов.
В первом случае фотоумножители конвертера зарегистрируют мощный импульс аннигиляции, во втором—строго определенный импульс (50 МэВ), соответствующий ионизационным потерям антипротона в веществе конвертера, а в третьем— небольшой (меньше 50 МэВ) импульс перезарядки.
Таким образом, в результате взаимодействия антипротонов
с веществом конвертера кроме антинейтронов л в нем
+ ± ~
возникают к0 -мезоны, К° -мезоны, А -мезоны, у-кванты и нейтроны п, которые вылетают из конвертера вместе с непров-заимодействовавшими антипротонами р.
Антинейтроны выделялись при помощи системы счетчиков, состоящей из двух сцинтилляционных счетчиков С2 и СЗ (соединенных в схему антисовпадений) с помещенным между ними свинцовым экраном Э и одного черенковского счетчика ЧС (из свинцового стекла), просматриваемого шестнадцатью фотоумножителями. Счетчики С2 и СЗ и свинцовый экран
120
Глава XVII. Антинуклоны и антиядра
отсекают все заряженные частицы, у-кванты и я°-мезоны (распадающиеся на у-кванты). Черенковский счетчик отделяет антинейтроны от нейтронов и нейтральных ЛГ-мезонов (по мощному световому импульсу аннигиляции).
Так как антинейтронов в процессе перезарядки возникает очень мало (0,003 на \р), то описанный отбор импульсов может быть затруднен из-за наложения ряда малоэнергичных, но чаще возникающих импульсов от нейтральных ЛГ-мезонов и нейтронов. Для более точного отделения импульсов, вызванных антинейтронами, от фоновых сопоставлялись результаты, полученные в конвертере К и счетчике ЧС. На рис. 365 _ изображена экспериментальная кривая распределения числа импульсов в К в зависимости от их величины для тех случаев, когда в ЧС возникает импульс от нейтральной частицы. Из рисунка видно, что большая часть импульсов в К имеет энергию е< 100 МэВ. Эта энергия и была выбрана в качестве граничной энергии, отделяющей случаи возникновения антинейтронов от фоновых случаев аннигиляции антипротона. (Штриховая кривая на рис. 365 соответствует прохождению антипротона через конвертер без взаимодействия.)
На рис. 366 изображена кривая распределения числа импульсов в счетчике ЧС в зависимости от их энергии. Эта кривая,(7) имеет невыразительный монотонно убывающий характер. Однако если из кривой 1 выделить импульсы, соответствующие энерговыделению е< 100 МэВ и е> 100 МэВ в конвертере, то она разделится на две кривые (2 и 3) с ярко выраженными максимумами в области высоких и низких энергий Е соответственно. Так как е < 100 МэВ характеризует процесс образования в конвертере К антинейтронов, то соответствующая кривая 2 описывает процесс их аннигиляции в ЧС. Что касается кривой 3, соответствующей е> 100 МэВ, то она обусловлена фоновыми А"°-мезонами, возникшими в К при аннигиляции антипротонов.
Для проверки сделанного заключения сняли счетчики С2 и СЗ и свинцовый экран и в счетчик ЧС пропустили антипротоны. Зарегистрированный спектр аннигиляции антипротонов совпал с кривой 2 (рис. 366). Для дополнительной проверки на счетчик ЧС были направлены протоны с энергией 750 МэВ и тс -мезоны с энергией 600 МэВ. И в том и в другом случае получились довольно узкие спектральные кривые с максимумами при ?=100 МэВ для протонов и ?=200 МэВ для я "-мезонов. Таким образом, кривую 2 на рис. 366 можно окончательно считать спектром аннигиляции антинейтронов.
Антипротон и антинейтрон подобно нуклонам образуют изотопический дублет частиц с Т=1/2. В соответствии с уравнением (84.26)
