Физика 20 века: ключевые эксперименты - Тригг Дж.
Скачать (прямая ссылка):
дополнительных магнитов для формирования и управления выделенным пучком.
Длина этой системы была порядка 137 м, а магниты потребляли электрическую
мощность около 5 МВт. Весь путь пучка
339
\ "Ч '
'^Т'ДД - -
Ш
. I-f'j ; ,"рГ* \, Ц
к=^Нс. гТ\-~ХГГ'* _-^_"f~-T~
340
Рис 15 6. Фотография и диаграмма процесса распада ?2--гиперона [Phys Rea
Lett., 12 (1964), стр 205, рис. 2].
проходил внутри вакуумированной трубы, чтобы частицы не отклонялись из-за
столкновений с молекулами воздуха.
При постановке эксперимента не все проходило гладко Вначале система
транспортировки пучка не работала так, как требовалось, и только в
сентябре 1963 г. были получены первые фотографии треков в камере. К тому
же некоторые влиятельные теоретики выражали большие сомнения в
правильности сделанных предсказаний. Тем временем конкурирующая группа в
ЦЕРНе также боролась с трудностями Здесь источником трудностей была сама
пузырьковая камера, и сложности работы в международном учреждении не
позволяли заменить ее на другую Группа в Брукхейвене упорно трудилась, и
в декабре 1963 г. начались рабочие съемки, а в феврале 1964 г. было
опубликовано сообщение об успехе эксперимента.
"Брукхейвенская двухметровая водородная пузырьковая камера облучалась
сепарированным по массе пучком /("-мезонов с импульсом 5,0 БэВ/с,
полученным на ускорителе AGS. Было сделано около 100 000 фотографий,
содержащих суммарный трек /("-мезонов общей длиной ~3 • 105 м. Эти
фотографии были частично проанализированы с целью обнаружить характерные
черты распада ^"-гиперона.
Искомое событие изображено на рис. [15 6], и соответствующие измеренные
величины приведены в табл. [15 1].
Таблица 15.1
Параметры, измеренные для треков частиц представленных иа рис. 15.6
[Physical Review Letters, 12 (1964), стр. 205, табл. I]
Трек Азимут, град Наклонение, град Импульс МэВ 1с
1 4,2 ±0,1 1,1 ±0,1 4890 ± 100
2 6,9 ±0,1 3,3 ±0,1 501 ± 5,5
3 14,5 ± 0,5 -1,5 ±0,6 -
4 79,5 ±0,1 -2,7 ±0,1 281 ±0
5 344,5 ±0,1 -12,0 + 0,2 256 ±3
6 9,6 ±0,1 -2,5 ±0,1 1500 ± 15
7 375,0 ± 0,3 3,9 -+- 0,4 82 ±2
8 63,3 ± 0,3 -2,4 ± 0,2 177 ±2
341
Наша интерпретация этого события такова:
К~ + + К+ + К°
L 3° + я"
U Л° + я0
Vi +
[15.1]
-" -f- а
~>е+ + е~
¦я + р
Из измерений импульса и расстояния [между пузырьками] трек 2 определен
как создаваемый ЛГ^-мезоном. (Для этого трека ожидалась плотность
пузырьков как минимум 1,9, тогда как измеренное значение составляло 1,7
±0,2.) Треки 5 и 6 находятся в хорошем соответствии с распадом Л°, но
частица Л° не может появиться при первичном взаимодействии".
Это обстоятельство, которое является одним из ключевых для понимания
природы события, может быть определено из кинематического анализа,
поскольку импульсы и направления распадающихся частиц измерены. Но
Самиос, обнаруживший новое событие, использовал более простой метод,
известный всем работающим с такими треками частиц: если два трека после
распада оказываются вогнутыми друг относительно друга, как это имеет
место для треков 5 и 6, то они могут пересечься вновь; тогда прямую,
соединяющую точку пересечения с точкой распада, можно рассматривать как
направление движения исходной нейтральной частицы. На рис. 15.6
пересечение треков 5 и 6 не показано, но оно было видно на
экспериментальных фотографиях и послужило Самиосу одним из ключей к
решению проблемы.
Далее в статье сообщается: "Масса Л°-гиперона, рассчитанная с помощью
измеренных кинематических характеристик протона и д-мезона, равна
1116±2МэВ/с2 [ср. со значением на рис. 15.2]". Другим возможным
342
объяснением наблюдаемых треков был распад /(°-мезо-на, но это сочли
неправдоподобным, так как плотность пузырьков трека 6 соответствовала
протону, а не я+-ме-зону. "Во всяком случае, из кинематического
рассмотрения следует, что такая /С°-частица не могла рождаться в вершине
события. Частица Л° появляется на расстоянии, равном 6 длинам распада от
стенки пузырьковой камеры [и поэтому маловероятно, что она рождается на
стенке], а каких-либо других видимых источников в камере нет.
Событие носит необычный характер, который выражается в том, что два с
очевидностью участвующих в нем у-кванта превращаются в жидком водороде в
элек-тронно-позитронные пары". Это явилось счастливой случайностью,
которая обнаружилась при анализе данных уже после того, как было
достаточно определенно установлено соответствие трека 3 частице Q+ "Из
измерений импульсов электронов и углов их отклонения мы определяем
эффективную массу у-квантов равной 135,1 ± 1,5 МэВ/с2, что согласуется с
я°-распадом. Подобным же образом мы использовали вычисленные для я0
значения импульса и углов отклонения и такие же величины, полученные
эмпирически для частицы А0, чтобы определить массу распадающегося
нейтрального гиперона, которая оказалась равной 1316 + 4 МэВ/с2. Эта
величина прекрасно согласуется с массой 3°-гиперо-на. Проекции траекторий
двух у-квантов и А°-гиперона на плоскость XY (параллельную пленке)
