Файл: Бете, Г. Теория ядерной материи.pdf

для увеличения вероятности появления второго импульса

настолько уменьшить фон для таких специфических импуль­ сов, что наблюдаемый эффект, вероятно, не сводился к случайным совпадениям. Предполагаемое усовершен­ ствование счетчиков должно в ближайшем будущем при­ вести к невызывающим сомнение результатам.

Отдача. Более, .легкий путь для выяснения данных о нейтрино состоит в получении дальнейших доказательств его участия в (3-распаде. Например, энергию нейтрино можно определить двумя методами: во-первых, измеряя энергию электрона и вычитая ее из полной энергии, выде­

к импульсу электрона.- Эти измерения очень трудно выпол­ нить ввиду того, что энергия отдачи мала.

Более удовлетворительный метод, который применил "Аллен [2], состоит в измерении отдачи ядра при захвате * К-электрона. При этом выгодно использовать очень легкое ядро, так как тогда энергия отдачи будет большей при данной энергии нейтрино. Но в любом случае энергия' отдачи составляет только* несколько электрон-вольт, и по­ этому очень важно избежать всяких поверхностных сил и влияния химической связи. Поэтому для опыта был выбран благородный газ. Энергия измерялась непосред­ ственно по времени пролета известного расстояния в вакуу­ ме. Применялась реакция

(6.3)

Так как /(-электрон имеет ничтожный импульс, то импульс ядра отдачи равен импульсу нейтрино. Далее, испускае­ мые нейтрино являются монохроматическими, их энергия равна разности масс ядер. Поэтому энергию отдачи легко подсчитать

где р — импульс нейтрино.

Измеренные энергии отдачи имели изолированный пик при 9,7 эв. Наблюдение таких отдач не «доказывает», что нейтрино действительно испускается,-но оно дает допол­ нительные весьма подтверждающие гипотезу о нейтрино сведения о том, что импульс, исчезающий в процессе [З-рас- пада, можно приписать одиночной релятивистской частице, движущейся в определенном направлении с энергией,

§ 7. ПИ-МЕЗОНЫ И ДРУГИЕ ЧАСТИЦЫ

Испускание, поглощение и рассеяние ядрами других ядер, протонов, нейтронов, электронов и у-лучей (фотонов) представляют собой давно изучаемые явления. Простей­ шие из ядер — нейтрон и протон — рассматриваются как составные части, из которых построены более сложные системы. Фотоны образуются в акте перехода между состояниями ядерной системы и не мыслятся в качестве не­ зависимо существующих составных частей. Ясно, что основные частицы не вполне независимы; нейтрон может самопроизвольно превращаться в протон, электрон' и ней­ трино. Этот процесс происходит так редко, что мы часто можем его игнорировать. Распад свободного нейтрона про­ исходит в среднем за несколько тысяч секунд, в то время как внутри ядра характеристическое время между соуда­ рениями нуклонов составляет только Ю - 2 1 сек. Для созда­ ния удовлетворительной картины строения ядра часто достаточно считать, что ядро является совокупностью протонов и нейтронов, находящихся во взаимодействии,

при котором могут появляться и исчезать фотоны и даже (но более редко) электроны и нейтрино, как события, сопро­ вождающие переходы между стационарными состояниями системы нуклонов.

Но начиная с 1947 г. стало известно, что существует другой класс частиц, названных л-мезонами, которые могут сильно взаимодействовать с нуклонами и ядрами. Они могут испускаться, поглощаться и рассеиваться. Они могут независимо существовать в свободном состоя­ нии, причем время их жизни велико по сравнению с вре­ менем ядерных столкновений и их внутренние свойства доступны измерению. Их роль как временных составных частей ядра отмечалась теоретически уже давно, но и до настоящего времени она полностью неясна. В § 18 мы крат­ ко изложим теории, в которых наличие этих частиц связы­ вается с ядерными силами и свойствами самих нуклонов. Здесь мы будем описывать мезоны как независимые час­ тицы, которые могут возникать при ядерных реакциях, если в них выделяется достаточная энергия. Известны три разно­ видности тг-мезона, различаемые по их заряду: положитель­

Среднее время жизни для распада %~- и тс+-мезонов одинаково с точностью до экспериментальных ошибок (порядка 10%); наилучшее измеренное значение

х (w*) = 2,55 ± 0,1 .Ю"8 сек.

речных сечений с использованием принципа детального равновесия для определения статистических весов свобод­

ход различных реакций с испусканием или поглощением

3. МЮ-МЕЗОНЫ

Мы уже пользовались символом |л± для обозначения продуктов распада ^-мезона. Эта частица называется ^.-мезоном и является первой частицей с массой, проме­ жуточной между массой электрона и нуклона, которая была обнаружена. Наиболее известна роль р-мез.онов как главной ионизующей составляющей космических лучей на уровне моря; практически р.-мезон является единствен-

слабое взаимодействие с ядрами. Благодаря тому что соотношение между энергией и пробегом определяется почти исключительно ионизацией, ^.-мезоны очень большой энергии могут проникать буквально сквозь километры горных пород. Наоборот, тг-мезоны сильно взаимодей­ ствуют с ядрами и вследствие этого их средний пробег в веществе определяется геометрическим сечением ядер, которые представляются более или менее непрозрачными для тз-мезонов. Их проникающие свойства ограничены при любой энергии несколькими метрами твердого веще­ ства; иногда их путь заканчивается самопроизвольным распадом.

4. ДРУГИЕ МЕЗОНЫ

Другие мезоны, которые открыты или на существование которых по' крайней мере имеются указания, исчисляются десятками. Они могут оказаться в большей или меньшей степени существенными для выяснения природы ядерных сил. тс-мезоны, по-видимому, связаны с ядерными силами самым непосредственным образом; остальные мезоны мы не будем рассматривать в этой книге. Они пока что отно­ сятся не к ядерной физике, а к физике высоких энергий.