Д.В. Сивухин - Общий курс физики. Том 5. Атомная и ядерная физика (1121281), страница 120
Текст из файла (страница 120)
Сигналы с детекторов передавались по коаксиальным кабелям на вход специального электронного устройства, где они анализировались по высоте и времени сдвига совпадений. Проводилось фотографирование сигналов с помощью трехлучевого осциллографа, каждая из пластин которого была соединена с одним из детекторов. Акт взаимодействия антинейтрино с веществом (74.12) обнаруживался по появлению в установке двух скоррелированных импульсов, сдвинутых по времени на время замедления и диффузии нейтрона (от 1 до 25 мкс).
В процессе длительной (около 1400 ч) работы установки детектор регистрировал в средном 2,88 х 0,22 импульса в час. Этому соответствует эффективное сечение реакции (74 12) егп 10 "з смэ. Для повьппения точности полученных результатов авторами ставились многочисленные и разнообразные контрольные опыты, на описании которых мы останавливаться не будем. 16 д.в. сивухие.
Т.у [Гл.!Х Радиоактивность 482 Следует заметить, что в противоположность реакции (74.12) реакция и+р- и+е+ (74. 13) запрещена, как это показал Дэвис. Это указывает на то, что нейтрино и антинейтрино — действительно разные частицы, отличающиеся одна от другой характером взаимодействия. 15. В порядке краткой информации скажем еще об обнаружении солнечных нейтрино, т.е, нейтрино, исходящих из недр Солнца при термоядерных реакциях.
Здесь речь идет именно о нейтрино, а не об антинейтрино, как об этом уже говорилось в п. 10. Вопрос этот систематически исследуется Дэвисом с группой сотрудников из Брукхейвенской национальной лаборатории (США), а сами опыты производятся в шахте на глубине 1490 м для уменьшения фона космических лучей (сами измерения, не считая подготови гельной работы, длятся уже более 15 лет).
Для регистрации нейтринного излучения от Солнца используется хлор-аргоновый метод, предложенный Б.М. Понтекорво (р. 1913) еще в 1946 г. Детектором служит резервуар, заполненный 615 т жидкого перхлорэтилена (СзС!«). В него предварительно вводится около 1 см неактивного изотопа аргона ззгАг. Под действием солнечных нейтрино происходит реакция лС1+ и« вЂ” > ~аАг+ е (74. 14) н которой образуется изотоп ~~~~Аг. Последний радиоактивен и испытывает К-захват с периодом полураспада 35 дней. Накопившийся радиоактивный ~~~Аг извлекается методом носителя, в качестве которого применяется неактивный изотоп аргона з«з>Аг.
В этом методе через объем бака с СзС!«в течение нескольких часов пропускаегся гелий. Последний в виде мелких пузырьков проходит через жидкий СзС!4 и «вылавливает> из него атомы аргона вместе с радиоактивными атомами ~~~~Аг. Затем гелий поступает в ловушки, заполненные активированным углем и охлаждаемые жидким азотом. Аргон конденсируется и адсорбируется углем, а гелий свободно проходит через ловушки. Повторив такую операцию несколько раз, ловушки отделяют, соединяют с детектором и нагревают. Уголь выделяет адсорбированный аргон и последний поступает в пропорциональный счетчик. Зная количество аргона, добавленного к СзС!«и поступившего в счетчик, а также число актов, зарегистрированных счетчиком, можно получить и полное количество радиоактивных атомов «зтдг, образовавшихся в СзС1«. Было найдено, что под действием солнечных нейтрино в одной тонне СзС!4 образуется в среднем 0,330 атомов зэгАг в год.
Это примерно в 3 — 4 раза меньше теоретических предсказаний, основанных на традиционных представлениях о свойствах нейтрино и структуре центральных областей Солнца (см. 8 102, п. 4). Такое расхождение получило название «за«адни солнечных нейтрино>. Мы не будем более останавливаться на этом вопросе, так как его еще нельзя очи«ать решенным ни теоретически, ни экспериментально. 5 75) Гамма-излучение лдер и конверсия электронов 483 Заметим только, что в Приэльбрусье близится к завершению строительство Баксанской нейтринной обсерватории Института ядерных исследований АН СССР. Обсерватория располагается на глубине около 2 км под горой Андырчи. Хлор-аргоновая установка по объему будет в пять раз превышать установку Дэвиса. С помощью реакции пренрашения хлора в аргон можно зарегистрировать лишь относительно мвлоинтенсивную часть спектра солнечных нейтрино, обладающих высокими энергиями.
Поэтому будет использован еще и новый метод, предложенный В.А. Кузьминым, основанный на превращении ЦСа в ззСе. Метод позволит регистрировать и основную часть нейтринного излучения Солнца нейтрино более низких энергий от реакции р+ р » д+ е+ + р„задающей скорость энерговыделения в Солнце. Можно надеяться, что эти исследования прояснят «загадку солнечных нейтрино», а также приведут к выяснению вопросов о внутреннем строении Солнца, что можно сделать только методами «нейтринной ас грономиин й 75. Гамма-излучение ядер и внутренняя конверсия электронов 1.
1 амма-излучением называется электромагнитное излучение, возникающее при переходе атомных ядер из возбужденных в более низкие энергетические состояния. В таких процессах числа протонов и нейтронов в ядре не изменяются, но испускаются 7-квантьь Спектр 7-излучения всегда дискретный, так как дискретны энергетические уровни самого ядра.
Обычно энергия 7-квантов, испускаемых атомными ядрами, лежит в пределах примерно от 10 кэВ до 5 МэВ (10 " > Л > 2. 10 " см). Переход ядра из возбужденного состояния в нормальное при 7-излучении может быть однократным, когда ядро после испускания одного кванта сразу переходит в нормальное состояние (рис. 136 а). Но снятие возбуждения может быть и каскадным, когда переход осуществляется в результате последовательного испускания нескольких 7-квантов (рис.
136 б). б Рис. 136 Изолированный свободный нуклон испускать у-квант не может, так как в противном случае было бы нарушено одновременное выполнение законов сохранения энергии и импульса (см. 3 1). Однако этот процесс и* [Гл.!Х Радиоактивность 484 м ь1а 11 1,37 о может происходить и действительно происходит внутри ядра, поскольку испущенный (или поглощенный) у-квант может обмениваться импульсом не только с рассматриваемым нуклоном, но и с остальными нуклонами ядра. Таким образом, в противоположность Р-распаду, непускание 7-лучей есть внутрилдерный, а не внутрннуклониый процесс.
2. Возбужденные ядра образуются прн,З-распаде в тех случаях, когда распад материнского ядра в основное состояние дочернего ядра оказывается запрещенным. Дочернее ядро в этом случае может получиться как в нижнем, так и в одном из верхних возбужденных состояний. В последнем случае соворшается каскадный процесс переходов через несколько возбужденных состояний дочернего ядра, если только такие переходы разрешены. При этих переходах и происходит непускание 7-квантов. Типичным примером может ш1ужить изогоп 1~~15~а. Основное состояние его имеет характеристику 4+.
В результате Р-распада возникает изотоп 7147Мп. Однако этот изотоп получается не сразу в основном состоянии, гак как основной уровень 1эМп имеет характеристику О+. Поэтому переход на этот уровень практически не происходит, так как при таком переходе спин должен был бы сразу измениться на 4, что крайне маловероятно. Но изотоп ~1~~М8 имеет два возбужденных уровня 4,12 и 1,37 МэВ с характеристиками 4+ и 24.
Бета-переход ядра ~1~11ха на второй из них также запрещен по спину, хотя и не столь сильно, как переход на основной уровень Оэ. Бета- распад (с полупериодом 15 ч) идет почти исключительно на разрешенный уровень 4,12 МэВ 1с характерис гикой 4" ). С этого уровня происходит нспускание 7-кванта прн переходе на уровень 1,37 МэВ, а с него— на основной уровень О. В результате испускаются 7-кванты с энергиями 2,75 и 1,37 МэВ (рис. 137).
Если изотоп ~1~1Ма поместить в стеклянную ампулу, то Р' -частицы задержатся стеклом, а 7-излучение выйдет наружу. Поэтому ампула с изотопом ~1~1Ха может служить удобным портативным источником у-излучения. Напомним, что 0-0-перехо- Р ды прн излучении 7-квантов абсо- ,1 г лютно запрещены (см. 8' 39, п. 1). Возбужденные ядра, способ- ные к 7-излучению, могут воз2+— пикать также в результате пред- шествующего о-распада. Однако -М, у-кванты, испускаемые таким пут тем, обычно обладают невысокими Рнс. 137 энергиями (Ф., ( 0,5 МэВ). Это связано стем, что для испускания 7-квантов высоких энергий материнские ядра должны испускать ггчастицы также очень высоких энергий.
Энергия о-частицы должна быть достаточной не только для преодоления потенциального барьера, но н для сильного возбуждения возникающего дочернего ядра. Обычно гг-частицы, испускаемые атомными ядрами, этому условию не удовлетворяют. Энергия 7-квантов, испускаемых дочерними ядрами после э 75) Гамма-излучение. ядер и конверсия электронов 485 р'-распада, может быть больше и может достигать 2-2,5 МэВ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
