Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Мухин К.Н. -> "Экспериментальная ядерная физика" -> 64

Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.

Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика: Учеб. для вузов — М.: Энергоатом-издат, 1993. — 408 c.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка): muhin-2.djvu
Предыдущая << 1 .. 58 59 60 61 62 63 < 64 > 65 66 67 68 69 70 .. 152 >> Следующая


Измерения дали т=10-5 с, ?=109 эВ, откуда при тцс2 = 108 эВ для х0 получается значение

т0еор«Ю-6 с.

Позднее т0 мюона было найдено непосредственно из эксперимента, в котором измерялось запаздывание момента вылета электрона распада относительно момента остановки мюона. Оказалось, что

to"'=(2,15±0,07) • Ю-6 с.

Современное значение времени жизни мюона

1^ = (2,19703 ±0,00004)-10~6 с.

В 1947 г. при помощи фотоэмульсионного метода (см. §110, п. 2) была определена схема распада мюонов

ц±-е± + 2н.ч., (104.3)

где н.ч.— нейтральная частица.

Поскольку у-квант в качестве н.ч. исключается [из-за отсутствия в окрестности (ц — е)-распада конверсионных (е+ — е ~ )-пар ], то первоначально считали, что нейтральные частицы — это электронные нейтрино (ve) и антинейтрино (ve). Однако позднее было установлено, что одна из нейтральных частиц является электронным нейтрино (антинейтрино),* а другая— мюонным антинейтрино (нейтрино):

H+-^++ve + V(1; (104.4)

ц-_>е- + у>е + ум (104.5)

(подробнее см. § 105, п. 3).

172

Глава XVIII. Лептоны

3. СЛАБОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЮОНОВ

При раздельном измерении времени жизни медленных положительных и отрицательных мюонов было показано, что в легкой среде оно одинаково для ц+- и ц~-частиц и равно ти± = 2,2 • 10 ~6 с. В тяжелой среде мюоны разных знаков ведут себя различно. Время жизни ц+-частицы не зависит от среды, в которой происходит ее распад, и всегда равно тц+ = 2,2 ¦ 10"6 с.

Что касается времени жизни ц~-частицы, то оно быстро уменьшается с ростом Z среды от 2-10~бс для углерода до 7 • Ю-8 с для свинца. Эта Z-зависимость тц , очевидно, объясняется тем, что убывание отрицательных мюонов в тяжелой среде происходит не только за счет их распада, но и за счет захвата ядрами среды. При этом из значения тц-(Pb) = 7-Ю-8 с следует, что вероятность захвата в свинце в 30 раз больше вероятности его распада.

Процесс захвата отрицательного мюона происходит следующим образом. Благодаря ионизационному торможению он быстро теряет свою скорость и, оказавшись вблизи ядра, захватывается им на одну из орбит, подобных тем, на которых находятся электроны атома, с той только разницей, что радиусы мюонных орбит в тц/тех200 раз меньше электронных. Такая система называется ц-атомом, она ведет себя аналогично обычному атому. Подобно электронам в атоме мюоны в ц-атоме могут переходить с одной орбиты на другую. При этом меняется энергетическое состояние системы.

Теория явления показывает, что первые переходы сопровождаются испусканием электронов Оже, а при переходе из состояния 2р в состояние Is испускаются у-кванты- Так как радиусы мюонных орбит известны, то может быть подсчитана и энергия испускаемых у-квантов.

Переходы мюона с орбиты на орбиту происходят за короткое время (Ю-14—Ю-13 с). В дальнейшем ц-атом существует до тех пор, пока мюон либо распадется, либо захватится протоном ядра по схеме

ц-+/>->« +V (104.6)

Если бы последний процесс происходил намного быстрее, чем процесс распада мюона, то это должно было бы привести к резкому уменьшению времени жизни мюонов в плотных средах.

Тот факт, что вероятность захвата мюона всего в 30 раз больше вероятности его распада даже для такого тяжелого ядра, как свинец, говорит о чрезвычайно слабом взаимодейст-

§ 104. Мюоны

173

вии мюонов с ядрами. Действительно, оценка радиуса АГ-орбиты ц-атома свинца показывает, что он меньше радиуса ядра:

[гк)»-гь-

Zm^e2

1Q-54

«„„ „„„ п <я 2S „„ ,—5о«3-10_13 см<ЛРЬ. (104.7) 82-207-910"28-2310-20 v '

Таким образом, в рассмотренном случае образования ц-атома свинца мюон в течение 7Ю-8 с находится внутри атомного ядра и. не поглощается им. Это время в 1015—1016 раз превосходит время быстрого ядерного взаимодействия (Ю-22—10~23 с) Юкавы. Во столько же раз взаимодействие мюонов с ядрами слабее, чем это должно быть для кванта ядерных сил. Заметим что здесь речь идет только о специфическом взаимодействии мюонов, называемом слабым, а не об электромагнитном взаимодействии, которое очень велико по сравнению со слабым. Непосредственная оценка сечения слабого изаимодействия мюонов может быть сделана по формуле а«1/(и/), где п—концентрация нуклонов в ядре; /—путь, пройденный мюоном за время взаимодействия. Принимая й=1038, /=ст = 3-1010-7-10-8 = 2103 см, имеем

о-=10~41 см2.

Таким образом, процесс (104.6) действительно относится к числу слабых, медленно протекающих процессов, аналогичных процессу е-захвата е~ +p-*v+n и обратного Р-распада [см. (18.26) и (18.27)].

4. НАРУШЕНИЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ Р-ЧЕТНОСТИ В (ц—е)-РАСПАДЕ

Если процессы с участием мюонов относятся к слабым взаимодействиям, то естественно ожидать, что в них (так же как в процессах Р-распада) нарушается закон сохранения четности. Напомним, что экспериментальное доказательство нарушения этого закона в Р-распаде было получено в 1957 г. By, которая наблюдала асимметрию вылета электронов Р-распада относительно направления спина Р-радиоактивных ядер (см. § 18, п. 8). Чтобы сделать такое наблюдение возможным, распадающиеся ядра пришлось предварительно поляризовать.
Предыдущая << 1 .. 58 59 60 61 62 63 < 64 > 65 66 67 68 69 70 .. 152 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed