Теоретическая физика 20 века - Смородинский Я.А.
Скачать (прямая ссылка):
не превышает 500 эв, а при а= + 1 оно не превышает 150 эв. Согласно
измерениям спектра Н3, проведенным Лангером и Моффатом [90], верхний
предел составляет соответственно 700 и 150 эв.
Нейтрино
327
Мы убедимся сейчас, что несохранение четности в (i-распаде дает
возможность устранить эту неоднозначность. Величина а зависит от констант
(i-распада Сь и С\ [51, 91] следующим образом:
а = 1 Мр |2 ( -1 Су |2 + | cV 12) + | MGT 12(Ч 12+1 Са I2) (52)
\MF\4 \cv |2| CV |2) +1 MGT Г ( I Сд I* I С а |2)
Как показывают измерения эффектов, связанных с не-
сохранением четности, Са-С'а, Су-Су и, по-видимому, Cs=C's=Ct:=Ct=01
откуда мы получаем а=0. Верхний предел для значений mv, таким образом,
оказывается равным 200 эв, или 1/5000 Мэе, результатам измерений не
противоречит
также предположение, что mv - 0.
§ 14. НЕИТРИНО И АНТИНЕЙТРИНО
Классическую теорию нейтрино можно сформулировать аналогично теории
электронов, вводя состояния с отрицательной энергией и предполагая, что
почти все они заняты. Дырки или вакантные состояния с отрицательной
энергией нейтрино называются антинейтрино. Однако нейтрино нельзя
отличить от антинейтрино по знаку электрического заряда. Остается
возможное отличие в знаке магнитного момента. Если нейтрино и
антинейтрино обладают противоположными по знаку магнитными моментами, то
они различимы и называются дира-ковскими нейтрино.
По последним данным [92] магнитный момент нейтрино не превышает 10 7
магнетона Бора. Если нейтральная частица не имеет магнитного момента, то,
согласно классической теории нейтрино, не существует решений уравнения
Дирака, соответствующих античастице. Тогда нейтрино и антинейтрино
неразличимы и носят название майорановских нейтрино [36].
Различие между майорановскими и дираковскими нейтрино не сказывается на
энергетических и угловых распределениях простого ^-распада, поэтому все
экспериментальные данные, перечисленные выше, не позволяют судить , о
типе нейтрино. К счастью, существует несколько экспериментов, результаты
которых проливают некоторый свет на этот вопрос. Мы имеем в виду двойной
(i-распад и реакции захвата нейтрино.
328
By Цзя}(ъ-сюн
§ 15. ДВОЙНОЙ (3-РАСПАД1)
Рассмотрим изобарический триплет (N, Z), {N±1, ZTl), (N±2, Z=F2), в
котором масса промежуточного изобара превышает массу двух других. Такая
ситуация может возникнуть лишь при условии, что изобар с нечетными
значениями N и Z лежит между двумя изобарами с четными N и Z, например
между 20Са" и 22Ti42*, между 60Nd4500 и e2Sm'58° и т. д. Переход одного
из этих ядер в другое через промежуточный изобар энергетически запрещен.
Однако ядро (N, Z) может перейти в (iV±2, Z-j- 2) посредством двойного
(5-распада. Согласно дира-ковской теории нейтрино, в таком процессе
должны быть испущены четыре частицы - два нейтрино (или антинейтрино) и
два позитрона (или электрона). Энергетический спектр электронов (или
позитронов) при этом окажется непрерывным. ¦Если нейтрино являются
майорановскими, то испущенное виртуально вместе с первым электроном
нейтрино затем может поглотиться при последующем испускании второго
электрона.
Сумма энергий двух электронов (позитронов) будет однозначно определена и
равна энергии, высвобождаемой в двойном (5-распаде. Это обстоятельство
могло бы существенно облегчить обнаружение такого процесса. Поскольку
закон сохранения энергии выполняется только для перехода из начального
состояния (Z, N) в конечное состояние (Лг1|=2, Zh=2) и не имеет отношения
к переходам в промежуточное состояние, виртуальное нейтрино может
обладать любой энергией вплоть до энергии ~35 Мэе, при которой длина
волны нейтрино оказывается малой по сравнению с радиусом ядра. Объем
фазового пространства для виртуальных нейтрино, таким образом,
оказывается гораздо большим, чем для реальных, что существенно
увеличивает вероятность перехода с участием майорановских нейтрино.
Теорию двойного (5-распада подробно рассматривали Гепперт-Майер, Фарри,
Конопинский и Примаков [93-971.
Точное выражение для времени жизни по отношению к двойному (5-распаду
оказывается довольно сложным. Мы приведем здесь приближенные соотношения,
полученные Примако-
х) См. [93-96].
Нейтрино
329
вым [97]:
* м" 1 2 Щ (4)'л(-^)' мт,
(53а)
(Г i/Х. v ** 9 (7 у2)Л ^ 6 -1019 ± 2 х
Х(1-еТ2я2/137)2^_А_у° лет- (536)
(Т1/2)0 относится к Р-распаду без испускания нейтрино, a (^i/2)v,v- к
распаду с испусканием двух нейтрино; W- кинетическая энергия,
высвобождаемая при двойном (5-распаде в единицах тс2. Величина ±2 в
показателе степени формулы (53а) является оценкой полной погрешности при
вычислении ядерных матричных элементов.
Интересно отметить, что при одинаковых значениях W^0) и Z и сравнимых
величинах ядерных матричных элементов время жизни по отношению к распаду
без испускания нейтрино оказывается в 105-106 раз меньше времени жизни по
отношению к двухнейтринному (5-распаду. Эта величина по существу равна
четвертой степени отношения энергии виртуального нейтрино в распаде без
