Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
противоречащей закону сохранения лептонного заряда. ALe = 2 [безнейтринный 2р(0у)-распад, рис. 385].
Первый вид 2р-распада ничем не запрещен, но крайне мало вероятен из-за того, что его вероятность определяется вторым порядком -теории возмущений по слабому взаимодействию, и из-за очень малого фазового объема для малоэнер-гетичных нейтрино*. Именно поэтому, хотя пока и нет вполне убедительных экспериментов по регистрации 2р(2у)-распада**,
* Фазовый объем виртуальных нейтрино 2Р(0у)-распада существенно больше.
** Приведенные ниже экспериментальные данные не всеми физиками считаются убедительными.
2п-+2р+2е +2v,
(103.3)
2п-*2р + 2е ,
(103.4)
§ 103. Электронные нейтрино и антинейтрино
151
Рис. 384 Рис. 385
можно выразить уверенность, что с развитием техники эксперимента они обязательно появятся.
Относительно второго вида двойного р-распада [2p(0v)] такой уверенности высказать нельзя потому, что для его существования необходимо нарушение (хотя бы небольшое) закона сохранения электронного лептонного заряда (ALe=2), чего в природе может и не быть.
Опыты по поискам двойного р-распада ставились двумя способами: косвенным (непрямым) и прямым.
В первом способе, который не позволяет отличить 2Р (Ov)-распад от 2р(2у)-распада, проводилось геохимическое изучение теллуровых руд, при котором оценивалось количество дочернего вещества, образовавшегося в результате 2 Р-распада по схеме
13оТе^1зоХе> ?2р = 2,51 МэВ. (103.5)
Среднее значение Тц2, полученное для этого процесса в 1982 г.,
Г«2п(2р)=(2,55 + 0,20)-1021 лет. (103.6)
Аналогичные исследования проводились с породами, содержащими 82Se, который может испытывать 2Р-распад по схеме
82Se-+82Kr, ?2В = 2,95МэВ. (103.7)
В этом случае среднее из нескольких экспериментов оказалось равным
ТЭ1^2П(2Р)=(1,45±0,15)-1020 лет. (103.8)
Выбор инертных газов в качестве дочерних продуктов 2Р-распада не случаен — химическая инертность Хе и Кг облегчает их выделение из исследуемого образца. Однако это же самое свойство может приводить и к отрицательному результату—-потерям некоторого количества Хе и Кг в процессе их очень длительного образования в породах.
Во втором способе экспериментального исследования двойного Р-распада регистрируются электроны 2р-распада. Эти
152
Глава XVIII. Пептоны
опыты очень сложны из-за исключительно малой вероятности процесса и трудностей борьбы с фоном, для уменьшения которого работа ведется глубоко под землей. О масштабе эффекта можно судить по результатам одной из последних работ (1987 г.), в которой регистрировали в среднем два подходящих события в неделю. Такое событие характеризуется парой электронов, одновременно вылетающих из одной точки («одного и того же ядра») и имеющих определенные энергии и направления. Измерения проводились с 82Se и дали для периода полураспада значение Г1/1" = Ю20 лет-
Описанный способ в принципе позволяет различать 2p(2v)-и 2Р(0у)-распады по характеру энергетического спектра элек-. тронов. В первом случае он должен быть непрерывным, а во втором суммарная энергия обоих электронов для всех зарегистрированных событий должна быть постоянной и равной энергии перехода («двухчастичный» процесс 2р(0у)-распада).
До настоящего времени ни в одном из опытов не удалось измерить Tf/l" для 2р (Оу)-распада. Получено только несколько значений нижних границ для этой величины:
Г1/2>2-1021 лет (для перехода 48Ca-48Ti);
Г1/2>2,1-1021 лет (для перехода 100Mo->100Ru);
Г1/2>8 1023 лет (для перехода 76Ge->76Se);
Г1/2>(3-^-4)-1021 лет (для перехода 136Хе->136Ва)..
Таким образом, на сегодняшний день опыты по поиску 2р|0у)-распада не противоречат предположению о различии нейтрино и антинейтрино, т. е. согласуются с законом сохранения электронного лептонного заряда. Напомним, что к такому же заключению приводит и анализ опыта Девиса (см. § 18, п. 5). Однако следует заметить, что точность современного эксперимента не исключает возможности небольшого нарушения этого закона сохранения, а теория допускает такую возможность (см. обсуждение данного вопроса в § 108).
3. ПОНЯТИЕ О ТЕОРИИ
ПРОДОЛЬНО-ПОЛЯРИЗОВАННЫХ НЕЙТРИНО. СВЯЗЬ С ЗАКОНОМ СОХРАНЕНИЯ СР-ЧЕТНОСТИ
Итак, с точностью до проведенных на сегодня экспериментов можно считать, что нейтрино и антинейтрино—две нейтральные частицы, отличающиеся друг от друга характером взаимодействия с нуклонами (которое проявляется в различии лептонных зарядов). Они имеют одинаковый спин sv = s$ = l/2,
> (Ю3,9)
§ 103. Электронные нейтрино и антинейтрино
153
очень малый или равный нулю магнитный момент (меньше 10~9 Мв) и очень малую (mv< 1/25 000 те) или равную нулю массу.
В течение многих лет считали, что mv = 0. Это предположение привело к целому ряду изящных теоретических построений и не противоречит многим экспериментам. Вместе с тем в 1980 г. были получены экспериментальные указания на то, что mv^0 (см: § 18, п. 6). Аналогичное утверждение высказывается и в теоретической астрофизике (см. § 108, п. 2). А при mv^0 должны проявиться новые, очень интересные явления, невозможные в случае mv = 0. В связи с этим мы обсудим обе возможности (первую — здесь, вторую — в пп. 4 и 5 этого параграфа, а также в § 108, п. 2).