Физика 20 века: ключевые эксперименты - Тригг Дж.
Скачать (прямая ссылка):
участием v, в-калибровочные осциллограммы, г-ж соответствуют отброшенным
событиям: г -результат электрического шума; д и е-события, вызванные
космическими лучами, а дас-событие, вызванное, возможно, космическими
лучами, отклоненное на основании того, что наблюдается лишний импульс (иа
луче 2л-детектора) IPhys. Rev,, 117 (I960), стр. 162, рис. 5].
произошло событие, давшее совпадение с задержкой, посылая импульс на
счетчик и запуская развертку осциллографов.
На время селекции сигналы детекторов хранятся в линиях задержки, с
выходов которых они поступают на осциллографы, если приходит сигнал
разрешения... Каждая осциллограмма снималась на 35-миллиметровую
Кинопленку. Перемотка кадров в камере управлялась триггером развертки
осциллографа. Типичные события, индуцированные антинейтрино, показаны на
рис. [12.8, а и б]. На рис. [12.8, в] изображены калибровочные
осциллограммы, а на рис. [12.8,г-ж] представлены примеры осциллограмм,
отброшенных при анализе.
Калибровка системы по энергии проводилась по пикам в энергетическом
спектре, возникающим при прохождении через детекторы релятивистских р-
мезонов из космических лучей ("пики проходящих мезонов"). Подобрав
амплитуды импульсов, даваемых прецизионным ге-нераюром, равными
амплитудам импульсов, вызываемых проходящими мезонами, удалось установить
уровень дискриминатора по энергиям и провести калибровку кинограмм.
Абсолютный масштаб по шкале энергий устанавливался путем умножения
толщины сцинтиллятора (58 см) на коэффициент линейных потерь энергии
мезонами (1,6МэВ/см).
Пики проходящих мезонов регистрировались через определенные интервалы
времени; проверка и подстройка системы проводилась в среднем раз в
неделю... Эффективность детектирования позитронов и нейтронов
определялась при помощи источников этих частиц".
Первый шаг состоял в том, чтобы "продемонстрировать существование v-
подобного сигнала и его зависимость от мощности реактора, а тем самым и
от потока v-частиц". Было проведено несколько серий измерений, в которых
сравнивалось число "отобранных" событий, отнесенных к одному часу, когда
реактор работал и когда он был выключен. Часть данных из первой серии
измерений приведена в табл. 12.1. Как можно видеть, наблюдалось всего
1,63 собыгия/ч при работе реактора и 0,4 - во время его бездействия, что
в среднем давало разность 1,23 + 0,24 события/ч, связанную с работой
реактора. "Из этих данных мы заключаем, что существует сигнал, который
обусловлен работой реактора".
251
Таблица 12.1
Часть данных, полученных в первой серии измерений [Phys. Rev., 117, стр.
163, табл. 1 (1969)]
Триада Относительный поток 1 V Время эксперимента, ч Полное
число отсчетов Случайные отсчеты 2 Суммарная скорость счета. ч-1
а Верхняя 1,03 192,7 283 114 0,88 ±0,10
Нижняя 1,04 171,8 284 95 0,75±0,10
б Верхняя 0 67,3 55 31,8 0,34±0,14
Нижняя 0 69,7 44 39,7 0,06±0,13
1 Число, пропорциональное вычисленному потоку антинейтрино из реактора.
2 Вычислено по значениям скоростц счета в каналах отдельно для и п.
Последующие серии измерений, проведенные с повышенной концентрацией
кадмия в мишени и менее строгими условиями отбора импульсов по амплитуде
при счете нейтронов, дали более высокую скорость счета, до 3 событий/ч,
тем самым повысив уверенность в реальности существования эффекта.
Оставалось, однако, установить, является ли этот эффект именно тем,
который искали. Вначале следовало "определить, согласуются ли наблюдаемые
скорости счета с ожидаемым сечением взаимодействия. Для этого необходимо
было знать эффективность детектирования нейтронов и позитронов.
Была предпринята попытка определить эффективность детектирования
нейтронов, исследовав отклик прибора на плутониево-бериллиевый (Pu-Be)
источник нейтронов ^ К сожалению, нейтроны, испускаемые этим источником,
в двух отношениях существенно отличались от нейтронов, рождаемых в
исследуемой реакции.
1) Нейтроны, излучаемые Pu - Be-источником, имеют более высокую
энергию, вплоть до 11 МэВ; нейтроны
1 С начала 30-х годов удобные компактные источники нейтронов
изготовляли путем смешивания частиц бериллия с долгоживущими'
эмиттерами а-частиц, н данном случае плутонием. а-Частицы инду-
цируют ядериую реакцию 9Ве + 4Не -> 12С + п, дающую ней-
троны с энергией, примерно на 4,7 МэВ превосходящую энергию па-
дающих а-частнц.
252
в рассматриваемой нами реакции обладают энергией порядка 10 кэВ.
2) Ри - Be-источник является точечным, тогда как в реакции нейтроны
рождаются равномерно во всем объеме мишени.
Вторая трудность частично устранялась благодаря тому, что источник
помещали в разные положения наверху емкости со сцинтиллятором, а затем
полученные сигналы усреднялись. Однако мы не располагали простыми и
точными способами учета различия в энергетических спектрах.
Сначала измерялись относительные эффективности детектирования нейтронов
при различных положениях источника над водной мишенью. Затем определялась
эффективность детектирования при расположении источника в центре мишени".
