Теоретическая физика 20 века - Смородинский Я.А.
Скачать (прямая ссылка):
нуля.
20 8аказ N? 214
306
By Цаянъ-сюн
Если в (3-распаде о есть спин ядра, а р - направление вылета электрона,
то наличие не равного нулю псевдоскаляра (p-о) проявится в асимметрии1)
углового распределения электронов, испущенных поляризованными ядрами.
§ 6. ЭКСПЕРИМЕНТ С ПОЛЯРИЗОВАННЫМ Со"°
Эксперимент с поляризованными ядрами [34] заключается по существу в
следующем: спины (3-излучающих ядер выстраиваются вдоль некоторой оси, и
число электронов, испущенных по оси, сравнивается с числом электронов,
испущенных в противоположную сторону. Однако ядерные магнитные моменты
настолько малы (ц^Ю'3 магнетона Бора), что для их выстраивания необходимы
поля порядка 105 гс при 7^ 0,01° К. К счастью, сильные магнитные поля
существуют вблизи от ядер парамагнитных атомов. Магнитные моменты таких
атомов примерно в тысячу раз превышают магнитные моменты ядер. Эти
парамагнитные атомы выстраиваются умеренно сильными полями (порядка сотен
эрстед) и уже их огромные поля ориентируют ядерные моменты. Описанный
метод ориентации ядер был предложен независимо Роузом и Гортером в 1948
г. Чтобы уменьшить тепловое движение, которое стремится нарушить
упорядоченное состояние моментов, кристалл цериево-магниевого нитрата
охлаждался методом адиабатического размагничивания до температуры на
0,01° С выше абсолютного нуля (-273,17° С). Для эксперимента был избран
парамагнитный радиоактивный Со60, распад которого обусловлен чистым
взаимодействием Гамова - Теллера (Д7 = 5-4=1, пет).
При изучении (3-распада радиоактивных ядер в нашем случае приходится
преодолевать две основные трудности. Во-первых, детектор электронов нужно
поместить в криостат с температурой - 1° К, и, во-вторых, радиоактивные
ядра должны находиться в тонком (<0,1 мм) слое на поверхности и должны
быть поляризованы. Детектор представлял собой тонкий кристалл антрацена,
расположенный в вакуумной камере примерно в 2 см над источником из Со60.
Через стеклянное окно и люцитовый светопровод длиной 1,22 мм сцинтилляции
передавались на фотоумножитель (6292), который находился над
Ч Имеется в виду асимметрия по отношению к плоскости, перпенди-
кулярной к направлению спина.
Нейтрино
307
криостатом. Степень поляризации Со60 определялась по анизотропии его ^-
излучения
Эксперимент обнаружил большую асимметрию в вылете электронов. На фиг. 2
отложены зависимости значения анизотропии у-излучения и асимметрии
электронов от времени для двух противоположных направлений поляризующего
поля. Время исчезновения (i-асимметрии совпадает с временем исчезновения
анизотропии у~излУчения* Коэффициент асимметрии оказался отрицательным,
т. е. (i-частицы испускались преимущественно в направлении,
противоположном спину ядра. Это означает, что ядра Со60 кажутся
вращающимися по часовой стрелке, если смотреть навстречу испускаемым
электронам. Таким образом, левое отличается от правого и, следовательно,
как показал этот эксперимент, четность не всегда сохраняется. Более того,
асимметрия оказалась максимально возможной.
В угловом распределении электронов
(где б - угол между направлением вылета электрона и ядер-ным спином)
параметр асимметрии А, согласно опытным данным, почти равен -1. Отсюда
следует, что интерференция между взаимодействиями, сохраняющими и
несохраняющими четность, близка к максимальной. Таким образом, результаты
первого эксперимента не сводились к открытию несохранения
пространственной и зарядовой четности, а оказались даже более
радикальными и значительными. Из найденного значения параметра асимметрии
(А ^ - 1) можно сделать ряд весьма важных выводов. Выпишем выражение для
А в (i-распаде Со60, который принадлежит к чистым переходам типа Гамова -
Теллера,
/(я/2)-7(0) /(Я/2)
/ (0) = 1 + J. cos 0
(16)
(17)
где
I = (I СТ |2 +1 С'т I2 +[СА I2 +1 С'л Г)! МатI2.
20*
308
By Цзянъ-сюн
Второй член с мнимыми величинами (мы предполагаем, что временная четность
более или менее сохраняется) по всей вероятности очень мал. Более того,
из классической теории (3-распада
" 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Время, мин.
Фиг. 2. Асимметрия (3-излучения из поляризованного Со60.
и гиз отсутствия фирцевского члена ЫЕ$ следует, что в переходе Гамова -
Теллера один из вариантов А или Т доминирует. (Этот вывод не относится к
двухкомцонентным нейтрино;
I
о
•о
Б
о
о
I
?
1.2
V
1.0
0,9
0.8
0.7
I5
О, ^ ,
Г
0.3
02
0,1
о
I
1 1,го I
5 1,10
6 '
I 1.00
! 0,90
0
1 0,80
070
-I------1----------1---------1 1 i " г
у-анизотропия а - экваториальный счетчик : Q х Ъ- полярный
счетчик
* х • • • • х >
Г
<ь
у-анизотропия, вычисленная по данным а и b W(j)-W{0)
W(l)
для обоих направлений поляризующего поля- вверх и вниз
J L
J L
1-I------1---1-----i---i----1----Г"
(5-асимметрия (при амплитуде
. импульса 10в)
In
J I I L
1- i L
Нейтрино 309
см. § 11.) Таким образом, из соотношения
2(С$Ст - С1Са)
А = Re I СТ |*+|С? |2+|6'а \*+\са\* ~ ~ 1 (18)
следует, что либо
С а ъ С а, если доминирует Л-взаимодействие, (19)
