Физика 20 века: ключевые эксперименты - Тригг Дж.
Скачать (прямая ссылка):
обнаруживается л - р-распад. При анализе использовались все такие
события, кроме тех, при которых распад мюона происходил на расстоянии
менее 50 мкм от любой из поверхностей.
"Когда обнаруживался л ¦- р-распад, наблюдатель при помощи сканирующего
устройства прослеживал путь мюона до конца и затем отыскивал позитрон.
Значительные усилия были приложены для того, чтобы об-
212
наружить все позитроны, так как их потерн представлялась нам возможным
источником ошибок. Мы полагаем, что только в 1 % случаев распада мюонов
позитроны не были зарегистрированы. Для каждого найденного позитрона
проверялось, действительно ли он возник в конце мюонного трека.
Для каждого обнаруженного я - р - ^-распада измерялся пространственный
угол между первоначальным направлением движения мюона и направлением
движения позитрона. Это делалось с целью исключить эффекты многократного
рассеяния, при котором меняется импульс, но не ориентация спина мюона.
Точность измерения углов составляла ±2°...
Было проанализировано 2000 полных я - р - е-рас-падов, и для каждого из
них определялся угол 0. В 60%" произвольно выбранных случаев этот угол
вычислялся повторно, и заметных расхождений не было обнаружено. Из этих
данных мы нашли величину
e = 4rir-^-= ... =0,091 ±0,022".
В + F
Здесь В - число распадов в направлении назад, которое определяется
значениями угла 0 в интервале 90-180°, F - число распадов в направлении
вперед, т. е. угол изменяется в пределах 0-90°. Очевидно, существует
"предпочтительное направление испускания позитронов назад по отношению к
движению мюона". Оценка "систематических ошибок, вносимых, например, за
счет возможных локальных вариаций усадки эмульсии в процессе проявления и
т. п., показала, что эти ошибки малы и могут лишь уменьшить
экспериментально наблюдаемое значение е". Полученные результаты показали,
что метод эмульсий имеет серьезные недостатки. Чтобы предотвратить
насыщение эмульсии треками, экспозиция должна быть достаточно малой; при
этом число событий также относительнд мало, и соответственно велика
статистическая погрешность. Так, в письме Фридмена и Телегди сообщалось о
1300 событиях, приводящих к значению & = 0,062 ± 0,027, что несколько
меньше цифры, полученной впоследствии, но в целом согласуется с ней.
Первое значение, однако, было менее убедительным, так как отличалось от
нуля (значения, соответствующего
213
сохранению четности) менее чем на три стандартных отклонения.
В отличие от Гарвина, Ледермана и Вейнриха, которые предположили априори,
что распределение направлений вылета электронов описывается зависимостью
1 + cos 0, Фридмен и Телегди использовали свои данные
¦1,0 -0,8 -0,6 -О,U -0,2 0 0,2 /7,4 0,6 0,8 1,0
X=cosO
Рис 10.6. Гистограмма углового распределения позитронов при распаде
мюонов в эксперименте, проведенном в Чикагском университете (сплошная
линия> и наилучшая линейная аппроксимация (пунктирная линия).
Вертикальные черточки на гистограмме указывают статистические ошибки
измерений 1 Phys Rev., 106 (1957), стр. 1292, рис. 1].
для установления этой зависимости. Они аппроксимировали экспериментальную
функцию распределения суммой подходящих полиномов по cos 0 и обнаружили,
что наилучшее согласие получается при наличии только константы и
линейного члена.
С этими исходными данными по методу наименьших квадратов было определено
W(0). На рис. 10.6 представлены соответствующие данные и линейная функция
по cos 0, откуда
1*7(0) = 1 - (0,174 + 0,038) cos 0.
Из статистического анализа следовало, что указанная ошибка равна как раз
стандартному отклонению, а отсюда "вытекало, что наблюденная асимметрия
действи-
214
тельно существует с очень высокой степенью надежности".
"В целях дополнительной проверки возможной неточности аналогичным образом
определялись распределение направлений испускания мюонов относительно
направления падения пионного пучка. Это распределение, как и следовало
ожидать, было изотропным (с точностью до статистических ошибок)". Точнее,
параметр анизотропии окрзался равным -0,026 ± 0,029.
Фридмен и Телегди указали, что, поскольку природа обоих взаимодействий в
этих распадах в деталях неизвестна, отсутствует теоретическое значение
коэффициента а, которое можно использовать для сравнения; вместо этого
полученное экспериментальное значение в принципе можно было 0ы
впоследствии использовать для проверки теоретических предположений *. "К
сожа лению, экспериментальное значение а лишь косвенно связано с
коэффициентом асимметрии, предсказываемым теорией. Мюоны за время жизни
могут деполяризоваться в результате действия различных причин, и
наблюдаемое значение а представляет собой лишь нижний предел".
Действительно, в эксперименте на циклотроне Колумбийского университета
было установлено, что асимметрия, измеренная в графите, почти вдвое
больше той, что измерена в ядерной эмульсии; это показывало, что
существуют какие-то механизмы деполяризации, зависящие от среды. Кроме
