Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
Очень существенным достоинством искровой камеры является возможность регистрации интересующих явлений практически без фона. Это связано с тем, что искровая камера обладает памятью на происходящие в ней явления: ионы, образовавшиеся на пути пролетевшей заряженной частицы, довольно медленно диффундируют от мест своего образования и, следовательно, в течение некоторого времени после прохождения частицы остаются вблизи ее траектории.
Наличие памяти у искровой камеры позволяет подавать напряжение на ее пластины после того, как явление уже произошло, и только на короткое время, необходимое для образования искры. Таким образом, запускаться камера может самим регистрируемым явлением, а при разумной схеме запускающего устройства — только им *.
В описываемом опыте камера запускалась при помощи системы из нескольких десятков пластинчатых сцинтилляцион-ных счетчиков, расположенных между группами алюминиевых пластин и включенных в схему совпадений с черенковским счетчиком, находящимся в пучке тс-мезонов. В идеальном случае система запуска должна сработать только тогда, когда в результате процесса взаимодействия нейтрино и антинейтрино с нуклонами алюминиевых пластин заряженная частица возникает внутри камеры (так как система защиты и счетчиков антисовпадений исключает возможность срабатывания системы от заряженных частиц, попавших в камеру извне).
В действительности установка регистрирует некоторое число фоновых частиц, прошедших через защиту и пропущенных счетчиками антисовпадений, однако они отличаются от событий, вызванных взаимодействием нейтрино и антинейтрино, характером возникающих искровых цепочек.
* При всех своих достоинствах искровые камеры описанного выше типа не свободны от одного существенного недостатка: развитие разряда в них происходит в направлении электрического поля Е. В связи с этим хорошие треки получаются только для частиц, движущихся под малыми углами в к Е. Этот недостаток был преодолен в камерах двух типов, разработанных в СССР. В 1963—1964 гт. А. И. Алиханян с сотрудниками разработал искровую камеру с очень большим (десятки сантиметров) межэлектродным промежутком, которая детектирует частицы, движущиеся под углами 0 до 40— 50°. В те .же годы в группах Б. А. Долгошеина и Г. Б. Чиковани была разработана стримерная камера, разряд в которой обрывается на стадии стримера (искровой канал отсутствует). Благодаря этому стримерная камера не имеет ограничения по углу 8. Обе камеры работают в магнитном поле и позволяют измерять импульсы с максимальными значениями до 500 ГэВ/с.
184
Глава XVIII. Пептоны
Всего было зарегистрировано (за 350-часовое облучение) около 60 событий, которые оказалось возможным приписать реакциям образования мюонов по схемам
vM + n->u~ +р; уц+/»->ц + +и. (105.10)
Специальный анализ структуры искровых цепочек показал, что они не могли быть вызваны электронами (позитронами)*, т. е. подтвердил невозможность процессов
vM + n++e~+/? и \ц+р++е+ +п. (105.11)
Таким образом, в опыте было доказано, что мюонные нейтрино и антинейтрино отличаются от электронных нейтрино и антинейтрино характером взаимодействия с нуклонами.
Позднее результаты описанного опыта были подтверждены в экспериментах, выполненных с 45-тонной искровой и 500-литровой фреоновой камерами. В этих опытах были изучены события, вызванные vM (без примеси vM), и было показано, что они приводят только к образованию отрицательных мюонов по схеме (105.8) и не приводят к образованию положительных по схеме
чц+р++ц + + п. (105.12)
Из этого следует, что
3. ОБОБЩЕНИЕ ПОНЯТИЯ ЛЕПТОННОГО ЗАРЯДА. ЭЛЕКТРОННЫЙ И МЮОННЫЙ ЛЕПТОННЫЕ ЗАРЯДЫ
Доказательство того, что v^v,,, vM#ve и vM#vM, подтверждает справедливость всех гипотетических схем распада, перечисленных в п. 1, а также позволяет написать правильные схемы распада мюонов:
u + _M? + + Ve + v,l;. ц-_»г-+9в + ум. (105.13)
Восемь частиц {е~, е + , ve, \е, ц", ц+, v„ и vj, участвующих в процессах (105.1)—(105.5), (105.8)—(105.10), (105.13), называются лептонами**.
Четыре из них (е~, е + , ve и ve) называются электронными лептонами, а четыре (u~, u+, vM и vM)—мюонными лептонами.
* Релятивистские электроны (позитроны) должны давать электрон-фотонные ливни, которые образуют разветвленные цепочки искр.
** «Лептон» в переводе с греческого означает «мелкий», «легкий». Однако это название сохранено для всех частиц со свойствами лептонов независимо от их массы. В частности, когда в 1975 г. была открыта т-частица с массой
1780 МэВ, свойства которой аналогичны свойствам электрона и мюона, то ее назвали т-лептоном. О свойствах т+- и т "-лептонов и о возможном существовании соответствующих нейтрино (vt) и антинейтрино (v,) см. § 107.
§ 105. Мюонные нейтрино и антинейтрино
185
Если внимательно проанализировать все приведенные выше и любые другие известные примеры процессов, протекающих с участием лептонов, то можно обнаружить следующие интересные закономерности.
1. В одном и том же процессе принимает участие только четное количество лептонов (обычно два или четыре).
