Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Мухин К.Н. -> "Экспериментальная ядерная физика" -> 83

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 .. 77 78 79 80 81 82 < 83 > 84 85 86 87 88 89 .. 152 >> Следующая


§ 111. Свойства нейтрального п-мезона

221

вия, подходящая масса) для того, чтобы их можно было считать квантами ядерных сил (или во всяком случае одним из видов квантов сильного ядерного взаимодействия).

§ 111. Свойства нейтрального тс-мезона

1. ПЕРВЫЕ ОПЫТЫ ПО ОБНАРУЖЕНИЮ я°-МЕ30НА

Отождествление заряженных тс-мезонов с ядерными квантами Юкавы позволило надеяться на то, что кроме л+-и л"-мезонов существует также нейтральный л°-мезон с приблизительно такими же свойствами, как у тс±-мезонов. Действительно, перенос ядерного взаимодействия с помощью тс*-мезонов может быть изображен следующей схемой:

ni+Pi-*(p\ + n-)+pl^p'i+(n-+p1)^p'1+n\. (111.1)

Здесь предполагается, что нейтрон п{, взаимодействующий с протоном на короткое время (Л/«10_23с) превращается в протон р\ и тс "-мезон, т. е. происходит виртуальное рождение тс "-мезона.

За время своего существования этот тс "-мезон может пройти, как было показано выше, путь а= 1,4 ¦ 10~13см и, следовательно, может перейти к соседнему протону р1 (если он находится на расстоянии а) и превратить его в нейтрон (п\). Таким образом, в процессе взаимодействия нейтрона с протоном они как бы меняются своими электрическими зарядами, причем переносчиком заряда является ядерный квант—заряженный л "-мезон.

Аналогично может быть записана схема передачи ядерного взаимодействия с участием л+-мезона:

Pi+пу-* (п\ +п + ) + п1->п'1 + (п + +п1)-*п\ +р\. (111.2)

Обе схемы иллюстрируют механизм передачи ядерных сил, сопровождающийся перезарядкой нуклонов, т. е. механизм обменных ядерных сил (рис. 414, 415).

Однако нам известно (см. гл. XIII и XIV), что существуют также обычные ядерные силы, которые обеспечивают взаимодействие между нуклонами одинакового типа и необменную часть взаимодействия между нейтроном и протоном. Очевидно, чтобы изобразить с помощью схем вида (111.1) и (111.2) процесс взаимодействия для этого случая, надо постулировать существование нейтрального л°-мезона (рис. 416, 417):

222

Глава XIX. п-Мезоны

Рис. 414 Рис. 415

И Н-й2->(/!', + ТС°) + Я2^Я1 +(ТС° + Я2)^Я'! +.п'2\ 1

Pi+P2Ap\+k°)+P2^P'i+{k0+P2)^P\+P2\ > (П1.3)

"1+Р1^(»1+П°)+/'1->и1+(тС0 + /?1)^Я,1+р',. J

Иногда взаимодействия вида (111.3) с участием тс°-мезонов называют обменными, а взаимодействия вида (111.1) и (111.2) с участием тс1-мезонов — зарядовообменными.

Вскоре тс°-мезон был открыт. История его открытия очень поучительна.

При изучении рождения тс*-мезонов быстрыми протонами было замечено, что одновременно с тс*-мезонами в мишени М, бомбардируемой протонами, возникают у-кванты большой энергии (рис. 418).

у-Кванты анализировались с помощью гамма-спектрометра, схематически изображенного на рис. 418 внизу. Здесь Т— танталовая мишень, на которой происходит превращение у-квантов в электрон-позитронную пару (е+--е~). Электроны и позитроны отклоняются магнитным полем Я в разные стороны и проходят через тот или другой счетчик Гейгера — Мюллера (ГМС), а затем через пропорциональные счетчики ПС.

Рис. 416 Рис. 417

§ 111. Свойства нейтрального п-мезона

223

го to so so 100 по по Энергия у-квантоб, МэВ

Рис. 418

Рис. 419

Энергия у-квантов определялась по значению радиуса траектории электрона и позитрона при заданной напряженности магнитного поля. Пропорциональные счетчики, амплитуда импульса в которых пропорциональна ионизирующей способности заряженной частицы, нужны для подтверждения того, что импульс в счетчике ГМС вызван действительно электроном.

Результаты измерений приведены на рис. 419. Из рисунка видно, что вплоть до энергии падающих протонов порядка 200 МэВ энергетический спектр у-квантов представляется монотонно убывающей кривой, типичной для спектров тормозного излучения. Теоретический расчет тормозного излучения быстрых протонов подтвердил это предположение. Однако при больших энергиях интенсивность образующихся у-квантов начинает превосходить теоретическую. Особенно заметное расхождение наблюдается при энергии протонов Тр > 290 МэВ, а для энергии Гр = 340 МэВ экспериментальная интенсивность у-квантов превосходит теоретическую уже в 100 раз. При этом исследование характера энергетического спектра образующихся у-квантов показало, что для Гр>290 МэВ форма спектра существенно отличается от монотонно убывающей кривой тормозного излучения наличием максимума при Еу х 70 МэВ.

Была предложена следующая естественная интерпретация наблюдающегося явления. Наряду с заряженными тс ^мезонами при бомбардировке мишени ускорителя протонами возникают нейтральные нестабильные частицы (тс°-мезоны) приблизительно с такой же массой (около 270те), которые через короткое время распадаются на два у-кванта (испускание у-квантов,

224

Глава XIX. А-Мезоны

т. е. электромагнитный процесс при распаде нейтральной частицы, можно представить себе идущим через промежуточный этап образования виртуальной протон-антипротонной пары, аннигиляция которой и дает у-кванты, рис. 420).

Действительно, если такое предположение правильно, то дополнительный механизм образования у-квантов должен начать сказываться при энергии протонов, которая превосходит пороговое значение (290 МэВ), определяющееся из формулы (110.15). Максимум на кривой энергетического спектра у-квантов также понятен, так как массе П0те соответствует энергия 140 МэВ, которая при распаде частицы на два у-кванта распределяется между ними поровну. При этом максимум при Еу = 10 МэВ должен быть в случае распада л "-мезона не только в состоянии покоя, но и на лету (подробнее см. п. 2).
Предыдущая << 1 .. 77 78 79 80 81 82 < 83 > 84 85 86 87 88 89 .. 152 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed