Физика 20 века: ключевые эксперименты - Тригг Дж.
Скачать (прямая ссылка):
измерить по анизотропии гамма-излучения (которое испускается
преимущественно в полярном направлении, а не в экваториальной плоскости);
наконец, кобальт можно без труда ввести в соль церий-магние-вого нитрата,
которую удавалось охлаждать почти до абсолютного нуля методом
адиабатического размагничивания !.
Однако, как отмечали авторы, "при применении этой методики в данном
случае пришлось преодолеть две основные трудности: счетчик бета-частиц
следовало поместить внутрь криостата для размагничивания, а радиоактивные
ядра должны были располагаться в тонком поверхностном слое и быть
поляризованы". Эти требования вытекают из того, что бета-частицы не
способны проникать на сколько-нибудь большею глубину внутрь вещества.
Схематическое изображение нижней части криостата дано на рис. 10.1, а его
фотография на рис. 10.2.
"Для обнаружения бета-частиц тонкий кристалл антрацена помещается внутрь
вакуумной камеры примерно на расстоянии 2 см над источником 60Со. Свет от
1 Для парамагнитного вещества магнитная напряженность Н и намагниченность
М составляют пару сопряженных термодинамических переменных, аналогичную
давлению Р и объему V идеального газа. Поэтому так же, как адиабатическое
расширение понижает температуру газа, адиабатическое размагничивание
понижает температуру парамагнитной соли.
200
сцинтилляций проходит через стеклянное окошко и за* тем по световоду
длиной 4 фута [1,2 м] к фотоумножителю, расположенному на самом верху
криостата; све*
Рис. 10.1. Схематическое изображение нижней части криостата,
использованного в эксперименте с поляризованным 60Со [Phys. Rev., 105
(1957), стр. 1413, рис. 1].
товод имеет форму логарифмической спирали, что обес* печивает
максимальный сбор света". Исследователи проверили, что это не влияет
существенно на разрешающую способность системы. "Тщательно проверялось
201
Рис 10 2 Экспериментальная установка на которой проводится эксперимент с
поляризованном 50Со
На переднем плане - стеклянный криостат выведенный из охлаждающего м г*
нита Источник 60Со расположен в нижней части криостата Счетчики гамма *з
у чения в экваториальной плоскости показаны на рисунке слева На заднем
пшо виден большой магнит использованный в процессе парамлгштного охлажден
ш (полюса магнита раздвинуты) [Фото и подпись представтены д ром Ц С By 1
202
влияние любых магнитных или температурных эффектов на стабильность
счетчика бета-частиц, никакого втияния не было обнаружено Для измерения
степени поляризации 60Со устанавливались два дополнитетьных
сцинтилляционных счетчика Nal, регистрирующих гамма излучение, один - в
экваториальной плоскости другой- вблиэ>и полюса (они показаны на фото1
рафии рис 10 2) Наблюдаемая анизотропия гамма-лучей использовалась в
качестве меры поляризации, а тем самым, по существу, и температуры
Образцы изготовлялись из хороших монокристаллов церий-магниевого нитрата,
на их верхнюю поверхность наращивался дополнительно слой кристалла
толщиной около 0,002 дюйма, содержащий ядра 60Со После проведения
размагничивания магнит убирали и на нижнюю часть криостата надевали
вертикатьный соленоид" Именно этот соленоид создавал поляризующее поле
Весь процесс занимал около 20 с Затем начиналась регистрация бета- и
гамма-излучения Подсчитывалось число бета-импульсов, поступавших в
течение минуты, далее 40 с уходило на запись результата Эксперимент
состоял в повторении счета и записи результатов по мере роста температуры
"Наблюдалась большая асимметрия бета-излучения На рис [10 3] анизотропия
бета- и гамма-излучения представлена как функция времени 1 для двух
случаев поляризующего поля, направленного вверх и вниз Моменты
исчезновения бета-асимметрии и гамма-анизотропии хорошо совпадают Время
отогрева образца составляло обычно около 6 мин, и скорость счета для
нагретого образца не зависит от направления поля. Наблюдаемая бета-
асиммегрия не меняет знака при изменении направления поля, в котором
образец размагничивается, что указывает на то, что асимметрия не связана
с остаточной намагниченностью образца"
По признанию авторов, эффект мог быть вызван и другими причинами, кроме
несохранения четности Охлажденная соль нитрата имеет очень большую
анизотропию g-фактора Это означает, что ее магнитные свойства различны
для разных направлений относительно осей кристаллической решетки "Если
ось симметрии кристалла не установлена параллельно поляри-
1 Каждый отсчет откладывался в конце интервала счета
3
1,3
§
'S 1,2
?
§ 1,1
1,0
1 0,9
(?
§ 0,8
0,7
0,3
er 0,2
0,1
I
о
1,20
1,10
1,00
0,90
0,80
0,70
"I I l I I I I----------------------------
Анизотропия гамма - излучения
Анизотропия гамма-излучения (,вычисленная по нриВым а) и 5)) W(%)-W(0)
W(w/2)
Для oSoux направлений поляризующего поля
1 I 1-----------1-----Г~
\ Ц-асимметрия (Пра амплитуде
ц 1 имлульса 10 В)
ЛоЭача топлаоЬменного газа I
О
II!)
6 8 10 12 19 16 18
Время, мин
Рис. 10.3. Измеренные скорости счета гамма-счетчиков (вверху), отнесенные
