Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
§ 96. Взаимодействие anmuiуклонов с веществом
121
N,omH.ed.
Рис. 365 Рис. 366
г=Т^ + В/2
(в котором для антинуклонов В= — 1) проекции вектора изотопического спина для антинуклонов имеют следующие значения:
(Г{),= -1/2; (Гс)я= + 1/2. (95.2)
Легко видеть, что здесь, как и во всех ранее рассмотренных случаях, знак заряженного члена дублета совпадает со знаком соответствующей ему проекции вектора Т (это правило облегчает запоминание Г? для частиц).
Напомним еще раз остальные свойства антинуклонов:
В=-\; w,v = mv; s= 1/2;
Zfj=-zN; 11^=-^; Р=-\. (95.3)
Схема распада антинейтрона должна быть зарядово-сопряжен-ной схеме распада нейтрона
n^p+e++ve, (95.4)
причем период полураспада антинейтрона должен быть такой же, как у нейтрона:
Tll2{n)=Til2{n). (95.5)
Антипротон, так же как и протон, стабилен.
§ 96. Взаимодействие антинуклонов с веществом
Открытие антинуклонов положило начало новой, широкой программе исследований в области физики элементарных частиц—изучению процессов взаимодействия антинуклонов с веществом. Сюда относятся процессы рождения антинуклонов
122
Глава XVII. Антинуклоны и антиядра
на нуклонах и ядрах при бомбардировке их разными частицами (нуклонами и тс-мезонами), процессы рассеяния и перезарядки, процессы образования антигиперонов и других странных частиц, процессы аннигиляции и другие очень интересные явления.
Характер книги не позволяет подробно останавливаться на этих явлениях. Поэтому мы ограничимся лишь беглыми замечаниями относительно некоторых из них.
1. РОЖДЕНИЕ АНТИНУКЛОНОВ
Антинуклон рождается в паре с нуклоном. Кроме отмеченного выше процесса (93.1) образования антинуклона при соударении двух нуклонов
N+N->3N+N,
идущего при пороговой энергии нуклонов 5,6 ГэВ, существует другая удобная реакция
n + N^2N+N (96.1)
с более низким порогом 3,6 ГэВ.
Если образование антинуклонов происходит не на нуклоне, а в ядре, то учет энергии движения нуклонов ядра (так называемая фермиевская энергия, равная примерно 25 МэВ) приводит к снижению порога (в тех случаях, когда бомбардирующий нуклон и нуклон ядра двигаются навстречу друг ДРУГУ)- Порог реакции (93.1) снижается с 5,6 до 4,3 ГэВ, а порог реакции (96.1) — с 3,6 до 2,85 ГэВ.
Следует заметить, что пороги образования антинуклонов в нуклон-нуклонных и нуклон-ядерных соударениях значительно снижаются, если процесс идет через посредство предварительно возникающих л-мезонов.
В этом случае порог реакции на нуклоне снижается до 4,05 ГэВ, а на ядре—до 3,1 ГэВ.
Таким образом, порог рождения антинуклонов на ядре значительно ниже, чем на нуклоне. Однако опыт показал, что количество антипротонов, возникающих в обоих случаях, практически совпадает. По-видимому, это объясняется большим поглощением антинуклонов в том самом ядре, где они образуются.
2. АННИГИЛЯЦИЯ АНТИНУКЛОНОВ ПРИ НИЗКИХ ЭНЕРГИЯХ
Различие барионных зарядов нуклона и антинуклона приводит к тому, что они при встрече аннигилируют с освобождением энергии 2mNcz. При этом в отличие от аннигиляции
§ 96. Взаимодействие антинуклонов с веществом
123
позитрона, когда энергию уносят у-кванты, аннигиляция антинуклонов сопровождается возникновением я-мезонов (95%) и К-мезонов (5%). Наблюдение аннигиляционных звезд в фотоэмульсии показывает, что в среднем на одну звезду испускаются около трех заряженных я-мезонов, каждый из которых уносит энергию примерно 200—.250 МэВ. Если учесть, что кроме заряженных возникают. нейтральные я-мезоны и что часть я-мезонов поглощается ядром, то среднее число я-мезонов, возникающих при аннигиляции, будет около пяти. Малая доля поглощенных я-мезонов указывает на то, что аннигиляция происходит в тонком поверхностном слое ядра (при взаимодействии антинуклона с поверхностными нуклонами ядра).
3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АНТИПРОТОНОВ С НУКЛОНАМИ ПРИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЯХ
Создание анти протонных пучков на крупнейших ускорителях в Брукхейвене, Серпухове, Батавии и Женеве, включая рр-коллайдеры (см. ниже), позволило получить зависимость полных сечении для рр- и ^«-взаимодействий в широком интервале энергий антипротонов (в диапазоне 0,3<рлл5<2• 105 ГэВ/с для Др-взаимодействия и несколько меньшем для рп). Полученные результаты схематически показаны на рис. 444. Из рисунка видно, что ст^лн круто падает от 65 мб при /?лаб = 5ГэВ/с до 42 мб при />двб~2'102 ГэВ/с, а затем снова растет, сближается с ст^ли при ррла5~2-103 ГэВ/с и поднимается примерно до 60 мб при pia5&2 • 10s ГэВ/с. Аналогичным образом ведет себя (в измеренном диапазоне рля6) и полное сечение /w-взаимо действия.
Сближение полных сечений ст^н и ст^н с ростом энергии подтверждает теорему Померанчука о предельном равенстве сечений взаимодействия частицы и античастицы с одной и той же мишенью при ультрарелятивистских энергиях.
Общий вид кривой энергетической зависимости сечения упругого рассеяния антипротонов на протонах сходен с кривой энергетической зависимости для полного сечения: а^р«16мб при Рлаб = 5 Гэв/с, падает до 7 мб при ррла6 = 2 • 102 ГэВ/с и растет до 13 мб при рла5 = 2 ¦ 10 s ГэВ/с.
