Физика 20 века: ключевые эксперименты - Тригг Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Результирующее значение эффективности детектирования нейтронов,
порожденных антинейтрино, равнялось 14%; оно было принято за нижний
предел, что обусловливалось частично ограничениями, которые налагает
методика измерений, а частично - различием в энергетических спектрах
нейтронов. Вычисленное значение полной вероятности одновременного
осуществления трех событий: того, что нейтрон будет захвачен водной
мишенью, что процесс захвата произойдет в промежуток времени, пока
система будет чувствительна к нему, и, наконец, что у-кванты, возникшие в
процессе захвата, будут удовлетворять критериям совпадения,- дало оценку
эффективности детектирования, равную 24%. "Казалось разумным принять за
значение эффективности ея = 0,17 ± 0,06".
Эффективность детектирования позитронов определялась путем растворения
известного количества 64Си, излучающего позитроны, в водной мишени и
последующего измерения скорости счета быстрых совпадений в двух
детекторах, расположенных вблизи каждой мишени.
Калибровка осуществлялась в два этапа: измерение скорости счета для
источника 64Си и определение интенсивности источника калибровки с
использованием стандартного источника 22Na. В результате было получено
значение ер = 0,15 ± 0,02.
"Используя экспериментальные данные, мы могли теперь вычислить сечение
рассеяния для реакции p(v, р+)я, индуцированной антинейтрино,
присутствующими в
253
продуктах деления. Наша цель состояла в том, чтобы убедиться в совпадении
экспериментального и предполагаемого на основе теории значений. Сечение
взаимодействия вычислялось по формуле
Я . 2
° ~ ЗбООДЛ'е е" СМ '
П |3
где R = 1,5 ± 0,1 ч-1 - средняя частота появления сиг-* нала в каждой
триаде е" = 0,17 ± 0,06, 8р = 0,15± ±0,02, N - 1,1-1028 - число ядер
водорода в каждой мишени, F = 1,2-1013 см~2 с-1 - средний поток
антинейтрино, попадающих на детектор. Отсюда
<t=(i,2±8:4) ¦ ю-43 см2,
что согласуется с теоретическим значением а = = (1,0 ± 0,17) -10-43 см2".
Одно лишь это совпадение можно было рассматривать как достаточное
доказательство того, что наблюдалось именно ожидаемое явление. Но чтобы
отбросить все сомнения, необходимо было осуществить дополнительные
проверки. В частности, требовалось показать, что первый импульс имеет
соответствующие характеристики и может быть приписан позитрону. Для
проверки этого использовались два метода. Первый из них состоял в
изучении влияния на сигнал слоя свинца, который помещался между мишсныо В
и детектором 2 (см. рис. 12.5). Результаты приведены в табл. 12.2. Однако
Табшца 12.2 Скорость счета в экспериментах с поглотителем из свинца
[Phys. Rev., 117, стр. 167, табл. V (I960)]
Толщина свинца, см Скорость счета, ч 1
0 1,24+0,12
0,16 0 6 >4-0.14
0,48 0,40+0,16
0,95 0,04+0,17
уменьшение сигнала зависит от двух факторов: прежде всего, оно
обусловлено ослаблением излучения, возникающего при аннигиляции
позитронов, и, кроме того
254
(в меньшей степени), - ослаблением у-излучения, сопутствующего захвату
нейтронов кадмием. Каждый из этих факторов пришлось исследовать отдельно
на макете: первый "путем измерения выходного сигнала кристаллического
сцинтилляционного детектора Nal, помещенного над центром емкости с водой
(в которой был растворен радиоактивный CdCl2), как функции толщины слоя
свинца между емкостью и детектором; второй фактор определялся при
измерении выходного сигнала детекторов нижней триады, регистрирующих
нейтроны от источника, помещенного над центром водной мишени, содео-жащей
CdCl2, в зависимости от толщины слоя свинца". Результаты представлены в
табл. 12.3; там же для сравнения приведены результаты, полученные при
измерении зависимости частоты сигнала от толщины поглотителя. "Последние
две колонки таблицы согласуются настолько хорошо, насколько этого можно
ожидать с учетом неопределенностей", обусловленных различием между
макетным и реальным экспериментами.
Таблииа 12.3
Результаты контрольных измерений по поглощению излучения от источников
[Phys. Rev., 117, стр. 168, табл. VI (I960)]
Толщина
свинца,
ОI носитель ный сигнал
Относительный сигнал п
Относительный сигнал v
наблюдаемый 2
0 1,00 1,00
0,16 0,47 (0,86)
0,48 0,17 0,68
0,95 0,04 0,45
1,00
0,40
0,12
0,02
1,00 0,50±0,13 0,32±0,14 0,03±0,06
1 Произведение двух предыдущих ко тонок.
2 Нормированные значения из табл. 12 2
3 Вычисленное (но не изхмеренное) значение.
Второй метод состоял в изучении спектра амплитуд первых импульсов от v-
подобных событий "с целью убедиться в его совместимости с аннигиляционным
спектром". Полученный спектр показан на рис. 12.9, а. "Для сравнения на
рис. [12.9,6] изображены два спектра: один - источника 64Си, другой -
фона. Спектр на рис. [12.9,а] больше походиг на спектр ^-источника,
255
о 0,1 0,2 0,3 0,0 0,5 0,6 0,7
Энергия первого импульса, МэВ
Рнс. 12.9. Спектр амплитуд первых импульсов v-подобных событий (а).
Спектры фона и $+-источника (б) [Phys. Rev., 117 (1960), стр. 169, рис.
13].
чем на спектр фона на рис. [12.9,6]. Это можно рассматривать как
