Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
* Фактически для случая Л = 100 м и ?'=1МэВ это эквивалентно Дт2>1эВ2 и Дт2<10_2эВ2.
** Можно, например, измерять на разных расстояниях от реактора интенсивность антинейтрино, усредненную по достаточно узкой области спектра.
166
Глава XVIII. Пептоны
OfZ Op OSsin22B
Рис. 389
рино пада
регистрируются
Равенство
/^(Л,?) = Л°>(Л,?) (103.32)
может говорить либо об отсутствии осцилляции (9 = 0), либо о некорректных требованиях к данному эксперименту [для Дт2<10~2эВ2 равенство (103.32) будет получаться при любых углах смешивания 9 из-за приближения к нулю выражения sin2(l,27Am2/?/?')].
Второй способ поиска нейтринных осцилляции заключается в сравнении измеренного отношения интенсивностей ve на двух различных расстояниях от реактора с расчетным. Этот способ предпочтительнее из-за практической независимости его результатов от формы спектра ve. В обоих способах антинейт-с помощью реакции обратного Р-рас-
(103.33)
Мощность современных ядерных реакторов позволяет регистрировать нейтрино на расстояниях порядка Л» 100 м, т. е. осцилляционные эффекты, соответствующие длине осцилляции L<100m. При значении Lss 100 м и Е-л\ МэВ масштаб Am2 будет порядка 0,01 эВ2. Именно таков сейчас экспериментальный предел, найденный в реакторных экспериментах для параметра Am2 в предположении максимального смешивания, т.е. sin*29=l. (Естественно, что в предположении sin229<l из того же эксперимента получается более высокое значение предельных значений Am2.)
На рис. 389 приведены кривые зависимости Am2 от sin229 для нескольких реакторных экспериментов*.
Поиск нейтринных осцилляции проводился в областях правее и выше соответствующих кривых и не дал положительного результата.
Области левее и ниже кривых недоступны для исследования в данных экспериментах.
* ZaeekV., Zaeek С, Boehm F.e.a. // Phys. Lett. 1985. Vol. 164B. P. 193— 198; ВидякииГ. С, Выродов В. Н., Гуревнч И. И. и др.//ЖЭТФ. 1987. Т. 93. Вып. 2(8). С. 424-431; Афонии А. И., Кетов С. Н., Коиейкии В. И. и др.//ЖЭТФ. 1988. Т. 94. Вып. 2. С. 1 —17. См. также литературные ссылки, приведенные в этих статьях.
§ 103. Электронные нейтрино и антинейтрино
167
Кроме ядерных реакторов поиск нейтринных осцилляции проводился и с другими источниками нейтрино, каждый из которых характеризуется своими предельными значениями осцилляционного параметра Am2.
Довольно много поисковых экспериментов было сделано на ускорителях, в которых мюонные нейтрино и антинейтрино образуются в распадах тс*-мезонов:
tc+->u+ + vm, тГ->ц-+уц, (103.34)
а мюонные и электронные—в распадах мюонов:
H+-e + +ve+vM, ц-^<Г+уе+Ум (103.35)
(см. § 110). Характерные расстояния R и энергии Е нейтрино и антинейтрино в этих экспериментах равны
Л = (102 + 103) м; ?=(1,0 103-2,3 105) МэВ,
что дает для предельных значений Дш2 = (10_1-^103) эВ2.
Более низкие пределы для Am2 можно получить, изучая так называемые атмосферные нейтрино, которые возникают в процессах распада л*- и К + -мезонов, образующихся в результате взаимодействия первичной космической компоненты с ядрами атмосферы (см. § 99).
Основные процессы образования v„ и v„—это процессы (103.34) и
К* К~\ (103.36)
UuM-tcO + v,,, Цц-+тс° + \>ц.
Электронные нейтрино ve (и ve) образуются при распадах #*-мезонов по относительно маловероятным схемам
K + -+e++ve, K~^e-+ve (103.37)
и при распадах мюонов по схемам (103.35).
Энергии атмосферных нейтрино достигают 10—100 ГэВ (при достаточно высокой интенсивности), а огромная проникающая способность дозволяет их регистрировать по другую сторону земного шара. Поэтому типичное значение Am2 для атмосферных нейтрино равно
Affl^^ = 2,5(10^1Q5)= _3^10.
R 107 v '
а если выделять события, происходящие от нейтрино с энергией ?^1 ГэВ, то даже Ат2«ю-4эВ2.
168
Глава XVIII. Лептоны
Выше мы говорили, что одним из естественных объяснений дисбаланса солнечных нейтрино ve являются их преобразования по дороге от Солнца до Земли в vM и vt. Поэтому изучение осцилляции солнечных нейтрино также представляет очень большой интерес. В настоящее время уже подготовлены два эксперимента с использованием (Ga — Ое)-метода (60 т Ga в СССР и 30 т в Италии). Поскольку реакция ve + Ga->e~+Ge идет при низкой энергии нейтрино (?>0,23 МэВ; энергия нейтрино, образующихся в протон-протонном цикле на Солнце, ?"^0,4 МэВ), а расстояние от Земли до Солнца Л«1,5-108 км, то типичное Am2 для этих экспериментов в принципе равно
Am2~h?E=bl^L~ 10-и эв2,
R 1,5 -1011
однако специфические трудности анализа соответствующих опытов, связанные с необходимостью учета изменения расстояния от Земли до Солнца и разброса в импульсе нейтрино, загрубляют это значение до Ю-10 эВ2 (или, возможно, даже до 10~8 эВ2). Реализация этого опыта потребует нескольких лет.
Резюмируя, надо сказать, что до сих пор ни в одном эксперименте нейтринные осцилляции с достоверностью обнаружены не были.
Мы вернемся к обсуждению проблемы нейтринных осцилляции еще раз в § 108 в связи с рассмотрением вопроса о значении mv^0 для построения современной теории нейтрино.
