Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
с2
квантовых чисел'. В кинематике рождения они также ведут себя как обычные элементарные частицы с определенными импульсом и энергией.
Единственное отличие этих частиц от обычных — их малое время жизни (т»;10~23с). В связи с этим такие частицы образуют класс нестабильных частиц—резонансов, распадающихся по сильному взаимодействию за ядерное время. Резонансы характеризуются очень большой шириной Г «100 МэВ. Примером дипионного резонанса является р-резонанс с массой трхП0 МэВ и квантовыми числами /р=1", Т* = 1+, Ср»= + 1, а трехпионного—ш-резонанс с массой тюл782 МэВ и квантовыми числами 1", 0", С= — 1.
Резонансы образуются и при других сочетаниях частиц, например пиона с нуклоном. Наиболее известен из них барионный Д++-резонанс (Д-изобара) с т—1232 МэВ, Г=3/2, 7=3/2, который за ядерное время распадается по схеме Д1"+ -*р+п+.
Как и обычные частицы, резонансы имеют античастицы, которые называются антирезонансами.
Поскольку я-мезон является квантом сильного взаимодействия, должен с заметной вероятностью проявляться процесс типа рассеяния кванта на кванте, т. е. (я—я)-рассеяние. В связи с отсутствием встречных пионных пучков сведения о (я —я)-рассеянии (сечении и фазе) получают исключительно косвенными методами — из анализа процессов с образованием пионов в конечном состоянии.
В последние годы широко обсуждается роль пионной фазы в гипотетических фазовых переходах ядерной материи в аномальное (по плотности ядерного вещества) состояние.
262
Глава XX. Странные частицы
Глава XX
СТРАННЫЕ ЧАСТИЦЫ § 114. К-Мезоны
1. ЭМУЛЬСИОННАЯ И ПУЗЫРЬКОВАЯ КАМЕРЫ
Основным недостатком описанного выше (§ ПО, п. 1) варианта фотографического метода является малая толщина эмульсионного слоя в используемых фотопластинках: в нем могут полностью укладываться только длины пробегов частиц, летящих параллельно плоскости слоя. Очевидно, что для надежного детектирования заряженных частиц независимо от направления их полета желательно иметь эмульсионный блок примерно с одинаковыми размерами по всем осям. Однако толщину эмульсионного слоя на фотопластинке увеличивать беспредельно нельзя, так как уже для толщины 1—2 мм возникают чрезвычайно большие трудности при их проявлении и просмотре под микроскопом.
В 1948 г. советским физиком В. В. Алперсом (а также несколько позднее независимо от него О'Деллом и др., Пауэллом, Лалом и др. за рубежом) был разработан метод, получивший название эмульсионной камеры. Сущность этого метода заключается в том, что облучению подвергаются не фотопластинки, а толстые эмульсионные пачки, составленные из отдельных -слоев фотографической эмульсии (без стекол), удобной для обработки и просмотра толщины (300—600 мкм). После облучения пачка разбирается на слои, каждый из которых проявляется и просматривается отдельно (рис. 438).
В отличие от фотопластинки, где на большой длине могут быть просмотрены только горизонтальные следы, а все
наклонные выходят за пределы эмульсионного слоя, в эмульсионной камере наклонные следы, выйдя из данного слоя, продолжаются в соседнем, затем в следующем и т. д., пока частица не остановится или не выйдет за пределы эмульсионной камеры. Для того чтобы можно было быстро находить продолжение следов в соседних эмульсионных слоях, на все слои перед разборкой эмульсионной камеры наносится (при помощи рентгеновских лучей или оп-
Рис. 438 тическим методом) единая координатная
§ 114. К-мезоны
263
прямоугольная сетка с расстояниями между линиями в несколько миллиметров. Таким образом, поиск продолжения следа в соседнем слое производится в определенном квадрате, расстояния от сторон которого могут быть измерены при помощи окулярной шкалы микроскопа. Если сопоставление следов в соседних слоях сделано правильно, то координаты конца следа в одном слое должны совпадать с координатами начала следа в соседнем.
Метод эмульсионной камеры получил широкое распространение в 50-е годы. В 1954 г. бомбейская группа физиков изготовила и обработала камеру размером 15x15x12 см и массой около 11 кг, состоящую из 200 эмульсионных слоев толщиной по 600 мкм каждый, а с 1955 г. используются эмульсионные камеры массой несколько десятков килограммов. Применение эмульсионных камер большого объема позволило обнаружить ряд интересных явлений, речь о которых будет идти ниже.
Эмульсионная камера — один из видов так называемых трековых (или следовых) детекторов, в которых частицы оставляют следы.
Другим очень важным трековым детектором является изобретенная Глезером (1952 г.) пузырьковая камера. Принцип действия пузырьковой камеры сходен с принципом действия камеры Вильсона. Как известно, в камере Вильсона используется свойство пересыщенного пара конденсироваться в виде мельчайших капелек жидкости на пути прохождения заряженной частицы. В пузырьковой камере используется свойство перегретой жидкости образовывать на пути заряженной частицы пузырьки пара.
Глезер показал, что жидкость, приведенная в перегретое состояние (когда давление насыщенных паров над ее поверхностью больше гидростатического), вскипает не сразу, она может сохранить это состояние до нескольких десятков миллисекунд. Если в это время (называемое временем -чувствительности) через объем жидкости пролетит заряженная частица, то из-за местного перегрева жидкости, вызванного прямой передачей кинетической энергии от возникших на пути частицы ионов молекулам жидкости, образуются мельчайшие зародышевые пузырьки пара, которые затем быстро разрастаются до видимых размеров. В этот момент рабочий объем камеры освещается импульсным источником света и фотографируется двумя или несколькими фотоаппаратами для получения пространственной картины зарегистрированного явления.
