Теоретическая физика 20 века - Смородинский Я.А.
Скачать (прямая ссылка):
сопоставил эти электроны наблюдаемым рентгеновским линиям. По теории же
Мейтнер, хотя бы один из электронов дискретной энергии должен быть
истинным первичным электроном, который также мог выбивать из внешних
оболочек вторичные электроны меньших энергий2). Однако обнаружить этот
постулированный электрон никак
Ц Исправленный и дополненный (сентябрь 1957) доклад в Цюрихском обществе
естествоиспытателей 21.1.1957 г., перепечатано в книге
W. Pauli, Aufsatze und Vortrage iiber Physik und Erkenntnistheorie,
Braunschweig, 1961.
2) В более поздней работе Мейтнер [4] опровергла утверждение Эллиса,
экспериментально доказав, что у-излучение испускается ядром, возникающим
после испускания а- или (i-частицы.
К старой и новой истории нейтрино
387
не удавалось. Кроме того, существуют ^-радиоактивные ядра, например RaE,
не испускающие ни у-излучения, ни электронов дискретной энергии. В 1922
г. Эллис сформулировал свою точку зрения в полемике с Мейтнер следующим
образом.
"Теория фрейлейн Мейтнер представляет собой очень интересную попытку дать
простое объяснение p-распада. Однако экспериментальные факты не
укладываются в рамки этой теории, и простая аналогия между а- и (3-
распадом, по-видимому, неправомерна. (3-распад представляет собой
значительно более сложный процесс, и высказанные мной общие соображения о
нем, как мне кажется, в настоящее время представляются весьма
естественными".
Это утверждение, конечно, ни в коей мере не приблизило ответ на вопрос о
смысле непрерывного (3-спектра, и дискуссия о том, является ли он
первичным (по Эллису) или же первоначально дискретная энергия в
последующих вторичных процессах преобразуется в континуум (по Мейтнер),
продолжалась. Наконец, эта полемика все же была прекращена экспериментом:
абсолютным измерением теплоты при поглощении (3-электронов. Из опытов со
счетчиками было известно, что на каждый распад из ядра испускается один
электрон. При последующих вторичных процессах теплота на каждый распад,
измеренная в калориметре, должна соответствовать верхней границе (3-
спектра, при первичном процессе - средней энергии спектра. Измерение было
проведено Эллисом и Вустером [6] на RaE. В результате пересчитанная на
вольты теплота на один распад оказалась равной
344 ООО в ± 10%,
что хорошо соответствовало средней энергии |3-спектра. По теории Мейтнер,
верхняя граница (3-спектра соответствовала бы 1 млн. в, что совершенно
исключалось экспериментом. Эллис подчеркивал, что его эксперимент еще
оставлял открытой возможность восстановления энергетического баланса за
счет непрерывного у-излучения, которое не поглощалось в калориметре и
ускользало от наблюдения.
Мейтнер еще не была убеждена этим экспериментом и решила немедленно
повторить его с улучшенной аппаратурой. Ортманн, сотрудник Нернста,
сконструировал для этой цели особый дифференциальный кацориметр. Затем
измерение теплоты (3-электронов RaE было повторено с большей точностью
[7]. Результат
337 ООО в ± 6%
25*
388
Вольфганг Паули
полностью подтвердил измерения Эллиса и Вустера. Кроме того, Мейтнер
специальными опытами со счетчиками доказала, что непрерывного у-
излучения, постулированного Эллисом, не существует.
Фиг. 1. Непрерывный (3-спектр RaE.
После этих экспериментальных результатов для объяснения непрерывного (i-
спектра оставались еще две теоретические возможности:
1) при'взаимодействии, ведущем к (i-радиоактивности, энергия сохраняется
только статистически;
2) закон сохранения энергии выполняется строго при каждом первичном
отдельном процессе, но при этом вместе с электроном испускается еще
другое, весьма проникающее излучение, состоящее из новых нейтральных
частиц.
Первая возможность была высказана Бором, вторая - мной. Прежде чем мы
подробнее рассмотрим историю этих дальнейших вопросов, необходимо кратко
обрисовать развитие наших представлений о строении ядра.
§ 2. НЕЙТРИНО И СТРОЕНИЕ ЯДРА
После первых опытов Резерфорда по искусственному превращению ядер
общепринятое представление о строении ядер заключалось в том, что они
составлены из протонов и электронов. С этой точки зрения строение ядер
обсуждал и сам Резерфорд в своей знаменитой Бэйкеровской лекции [8].
Наряду с прочим там содержалась гипотеза о существовании ядра
1C старой и новой истории нейтрино
38?
с зарядом 0 и его возможных свойствах. Скоро стало известно1), что
Резерфорд предложил для этой новой гипотетической частицы название
нейтрон. Резерфорд представлял себе нейтрон как соединение протона и
электрона, имеющее ядерные размеры. В соответствии с этим он поставил в
своей лаборатории эксперименты по поискам нейтрона в водородных разрядах,
которые, естественно, остались тщетными. От представления о том, что ядра
состоят из протонов и электронов, отказывались весьма неохотно и
медленно. Решающей для этого процесса была квантовая и волновая механика,
сформировавшаяся в 1927 г. Согласно квантовой механике, существует два
рода частиц - антисимметричные фермионы и симметричные бозоны. Сложные
