Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
Таким образом, наблюдение нейтринных осцилляции или 2р(0у)-распада однозначно указывало бы на mv ^0. Однако ни тот, ни другой процесс пока не наблюдался.
_ Заряженные лептоны «",с+,|1",(1+,х"ит+ кроме слабого взаимодействия участвуют также и в электромагнитном взаимодействии, характер которого у всех перечисленных лептонов одинаков. Все они ведут себя как точечные бесструктурные частицы вплоть до расстояний порядка 10 ~16 см.
Особенно хорошо прослежена аналогия в электромагнитных свойствах электронов и мюонов. Отрицательные мюоны образуют ц-атомы, свойства которых сходны со свойствами обычных атомов. Существуют аналогичные системы типа е+е~ (позитроний) и \i+e~ (мюоний). Аналогично вычисляются радиационные поправки к значениям магнитных моментов электрона и мюоиа.
Конкретные значения лептонных зарядов, спиральности и других свойств лептонов приведены в табл. 42.
Части-
Заряд
Масса,
МэВ
Спин
Магнитный
Лептонный заряд
Спиральность
Время жиз-
Схема
ца
момент Мв
и
ни, с
распада
е~ е +
¦"!}
0,51
1/2 1/2
-1 + 1
+ 1 -1
0 0
0 0
-1 + 1
>2-10" лет >2-10" лет
—
ve
0
1) <18
эВ
1/2
0
+ 1
0
0
-1
Стабильно
v.
0
2) 17^«,е<40эВ
1/2
0
-1
0
0
+ 1
»
Ц~ и +
105,66
1/2 1/2
-mjmf
0 0
+ 1 -1
0 0
+ 1 -1
2,197 10"* 2,197-10"'
ц + -е +
-l-v.+ v,, + ve+v^
<0,25
1/2
1/2
0
0
0
0
+ 1 -1
0
0
-1
+ 1
Стабильно
»
т +
4
1784+3
1/2 1/2
? 1
0 0
• 0 0
+ 1 -1
? ?
з-ю-13
3 -10" 13
т"-»р~ т + -р + и др.
v,(e"vevT,
H"v„vt) u + v„v,)
v, v,
¦»}
<35
1/2 1/2
0 0
0 0
0 0
+ 1 -1
-1? + 1?
Стабильно »
Примечание. Более точные значения массы и времени жизни см. в приложении IV.
f ПО. Свойства заряженных п-мезинов
209
Глава XIX я-МЕЗОНЫ
§ 110. Свойства заряженных я-мезонов
Из ядерной пассивности и малого времени жизни мюонов следует, что единственным источником их появления вблизи поверхности Земли должен быть распад других, более тяжелых ядерно-активных частиц*. Этими частицами оказались п-мезоны, которые были открыты в 1947 г. английским физиком Пауэллом с сотрудниками при помощи метода толстослойных фотографических пластинок.
1. ФОТОЭМУЛЬСИОННЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ
Метод толстослойных ядерных фотопластинок, впервые предложенный для исследования свойств элементарных частиц Л. В. Мысовским и А. П. Ждановым, заключается в следующем.
Заряженные частицы регистрируются при помощи специальных фотографических пластинок, отличающихся от обычных тем, что эмульсионный слой в них достигает нескольких сотен микрон толщины (в обычных пластинках- 10 мкм) и обладает гораздо большей чувствительностью. Заряженная частица, проходя через пластинку, ионизует кристаллы галоидного серебра, взвешенные в желатине, и создает в них центры фотографического изображения, т. е. группы атомов серебра столь малых размеров, что их нельзя увидеть в микроскоп. При проявлении в пластинке появляются следы заряженных частиц в виде цепочек черных зерен металлического серебра диаметром около 0,5 мкм и средним расстоянием между ними не больше 5 мкм. Эти следы хорошо видны, если их рассматривать в микроскоп при увеличении в 200—1000 раз.
Легко себе представить, чем могут отличаться такие следы один от другого. Прежде всего длиной, характеризующей путь, пройденный частицей. Так как очень часто заряженная частица попадает в пластинку, уже пройдя часть своего пути в воздухе (или в какой-либо другой среде), то ее полный путь остается неизвестным. Поэтому обычно путь, пройденный частицей, измеряют в обратном направлении (от места, где
* Здесь не рассматриваются слабые процессы образования мюонов под действием перничных мюонных нейтрино, в результате которых возникает лишь очень небольшая доля мюонов.
210
Глава XIX. п-Меэоны
частица остановилась) и называют остаточным пробегом R. Остаточный пробег частицы зависит от ее заряда, массы и энергии Т в данном месте траектории. Измерения, проведенные с протонами разных энергий, дали следующую зависимость
Здесь Тр измеряется в мегаэлектрон-вольтах; R — в микронах, а а и и — постоянные коэффициенты: а = 0,25, и = 0,58*.
Таким образом, измерив пробег протона, можно при помощи формулы (110.1) определить его энергию.
Чем больше ионизирующая способность частицы dT/dR, тем больше создается на ее пути центров скрытого фотографического изображения и, следовательно, тем больше будет плотность зерен g=dN/dR в соответствующем месте следа частицы:
Плотность зерен g, т. е. среднее количество зерен в данном месте следа на единицу его длины (например, на 100 мкм), является второй важной характеристикой следа заряженной частицы. Формула (110.2) показывает, что при известном z по значению плотности зерен можно найти скорость частицы.
Плотность зерен g максимальна при R = 0, т. е. в конце пути частицы, и уменьшается с ростом скорости (остаточного пробега R) до одного и того же минимального значения ?мии> которое достигается', когда скорость частицы становится близкой к скорости света. Величина gMHH зависит от заряда частицы z и имеет наименьшее значение для z = 1.
