Диссертация (1145365), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Д.В.Балин, А.А.Воробьев, Б.Л.Горшков, Е.М.Маев, Г.Г. Семенчук идр., Измерение коэффициента прилипания мюонов в процессе мюонногокатализа dd-синтеза, Препринт ЛИЯФ-715 Л.1981, 12с.2. D.V.Balin, A.I.Ilyin, Е.М.Маev....G.G. Semenchuk et al., The experimental investigation of muon catalyzed dd-fusion process.
Preprint LNPI-895L.1983, 16p.3. Д.В. Балин, А.А. Воробьев, Е.М. Маев, Г.Г. Семенчук, Ю.В. Смиренин, Способ определения скорости образования мезоиона гелия, Авторскоесвидетельство № 1119463 от 03.06.1983.4. D.V.Balin, E.M.Maev, G.G.Semenchuk, A.A.Vorobyov et al. Experimental investigation of the muon catalyzed dd-fusion. Phys. Lett. 141B (1984) 173176.195. Д.В.Балин, А.А.Воробьев, Е.М.Маев, Г.Г.Семенчук и др. Экспериментальный метод исследования мюонного катализа ядерного dd-синтеза.Препринт ЛИЯФ-964, Л.1984, 54с.; Experimental method for investigation ofmuon catalyzed dd-fusion.
Muon Cat. Fusion 7(1992)1-36.6. Д.В.Балин, А.А.Воробьев, Е.М.Маев, Г.Г.Семенчук, Ан.А. Воробьеви др. Перезарядка мезоатомов дейтерия на 3 He и 4 He, Письма в ЖЭТФ42 (1985) 236-239.7. Д.В.Балин, A.A.Воробьев, Г.Г.Семенчук и др. Исследование мюонного катализа ядерного dd-синтеза в диапазоне давлений 51,6-93,0 атмосфер.Письма в ЖЭТФ 40 (1984) 318-320.8. D.V. Balin, Yu.S. Grigoriev, A.I. Ilyin......G.G.
Semenchuk et al., Investigation of temperature dependence of the muon catalyzed fusion in deuterium,Muon Cat. Fusion 2 (1988) 241-246.9. Д.В. Балин, В.Н. Батурин, В.А. Трофимов .....Г.Г. Семенчук и др.,Криогенная ионизационная камера для изучения мюонного катализа, Препринт ЛИЯФ -1630, Л. 1990, 24с.10. Balin D.V., Semenchuk G.G., Vorobyov A.A. et al., Investigation of thetemperature dependence of MCF parameters in deuterium. Muon Cat.Fusion5/6 (1990/91) 163-177.11. C. Petitjean, P. Ackerbauer, D.V.
Balin ...G.G. Semenchuk, Yu.V.Smirenin et al., New precision measurements of dµd-fusion, HyperfineInteractions 101/102 (1996) 1-11.12. G.G. Semenchuk, D.V.Balin, V.N. Baturin, V.A. Ganzha et al., A newproject for the investigation of unsolved problems of ddµ and pdµ catalysis inD2 and H/D mixtures, Hyperfine Interactions 101/102 (1996) 547-562.13.
Yu.V.Smirenin, D.V.Balin, V.N.Baturin, Yu.V.Chestnov, E.M.Maev,G.E.Petrov, G.G.Semenchuk, A.A.Vorobyov, An.A.Vorobyov, N.I.Voropaev,W.Chaplinski, M.Filipowicz, A.Gula, Measurement of formation rates of ddµand pdµ mesic molecules in H/D gas mixtures. Hyperfine Interactions 101/102(1996) 29-35.14. N.I. Voropaev, D.V. Balin, ....E.M.
Maev, G.G. Semenchuk, Y.A. Misko,G.E. Petrov et al., First observation of spin flip in dµ-atoms via formation andback decay of ddµ molecules, Hyperfine Interactions 118 (1999) 135-140.2015. G.G. Semenchuk, D.V. Balin, T. Case, K.M. Crowe, V.A. Ganzha,F.J. Hartman et al., Study of muon catalyzed dd-fusion in HD gas, HyperfineInteractions 118 (1999) 141-146.16. Г.Н. Шапкин, В.А. Ганжа, А.А. Марков, Г.Г. Семенчук, М.А.Сорока, Ю.С. Мисько, Способ получения дейтероводорода, Патент РФ№2104919 RU от 01.10.1996 (БИ №5.
20.02.98).17. Г.Н. Шапкин, В.А. Ганжа, М.А. Сорока, Е.М. Маев, Г.Г. Семенчук,Получение чистого дейтероводорода (HD) для исследования мюонного катализа dd-синтеза, Препринт ПИЯФ-2395, Гатчина 2000, 17с.18. N.I. Voropaev, D.V. Balin, E.M. Maev, G.G. Semenchuk et al.,µCF experiments in D2 and HD gases – final results, Preprint PNPI-2444,Gatchina 2001, 55p.,Hyperfine Interactions 138 (2001) 331-341.19.
D.V. Balin, V.A. Ganzha, S.M. Kozlov, E.M. Maev,... G.G. Semenchuket al., High Precision Study of Muon Catalyzed Fusion in D2 and HD Gases,Preprint PNPI-2729, Gatchina 2007, 88p.20. D.V. Balin, V.A. Ganzha, S.M. Kozlov, E.M. Maev,... G.G. Semenchuket al., High Precision Study of Muon Catalyzed Fusion in D2 and HD Gases,Particles and Nuclei 42, Dubna (2011) 361-414.211История мюонного катализа и основныефизические процессы, его составляющие1.1Обнаружение π → µν распада и идея мюонногокатализаИстория открытия мюона и процесса мюонного катализа ядерного синтезаизотопов водорода тесно связана с реализацией идеи, выдвинутой в 1935году японским физиком Х. Юкавой о существовании частиц, через виртуальный обмен которыми реализуется взаимодействие между нуклонамив ядре.
Опираясь на известные к тому времени оценки радиуса действияядерных сил ∼ 1,4·10−13 см, Х. Юкава предложил рассматривать этот размер как величину комптоновской длины волны новых частиц λ = −h/mx c.Исходя из этого, он оценил их массу, которая оказалась близкой к 300электронным массам, то есть имела массу промежуточную между массойэлектрона и нуклона. Эта частица, названная ”мезотроном” (позднее – мезоном) от греческого ”meso”, то есть средний, могла рождаться в верхнихслоях атмосферы под действием космических лучей. Поиск новой частицы стал на целое десятилетие основной темой исследований многих группфизиков в Европе, Америке и Японии.
Уже в 1937 году было получено указание на существование положительных и отрицательных частиц с большей, чем у электронов проникающей способностью, но с массой существенно меньшей, чем у протонов. В 1939 году была впервые определена массаэтих частиц на уровне (180±20)me . Анализ взаимодействия обнаруженныхотрицательных частиц с веществом показал, что оно очень мало и не соответствует представлениям о мезоне, высказанным Х. Юкавой. Был введендаже символ (µ) для мезотронов с такими свойствами. Оценка временижизни указанных отрицательных частиц в веществе, сделанная Э.
Ферми,показала, что оно в 1012 раз больше, чем у частиц Х. Юкавы. Окончательный ответ на причину столь неожиданных свойств у обнаруженныхчастиц дал эксперимент, выполненный группой С. Пауэлла в 1947 году сиспользованием фотоэмульсий, экспонированных на большой высоте [23].Эксперимент показал, что отрицательные µ – мезоны являются продукта-22ми распада другой частицы, π – мезона (пиона), несущего основные свойства, предсказанные Х. Юкавой: π − → µ− + ν + 4,5 МэВ. Таким образом,поиск носителей ядерных сил ("квантов"ядерного поля) был успешно реализован, что открыло путь к интенсивным исследованиям свойств пионови ядер [24]. Открытие π – мезона было отмечено присуждением Нобелевских премий (в 1949 году - Х.
Юкаве и в 1950 году - С. Пауэллу) и оцененокак важнейший шаг в современном познании структуры атомных ядер.Следует отметить, что существовал альтернативный анализ наблюдаемой в фотоэмульсии реакции, проведенный по просьбе С. Пауэлла английским физиком Ч. Франком. Он предположил, что мюон при остановке вжелатиновой эмульсии может образовать водородоподобный атом с радиусом орбиты около 1/200 Боровского радиуса. Благодаря малым размерами нейтральности такой атом может проходить через электронную оболочку обычных атомов и подходить близко к ядрам. При этом в случае ядрас большим зарядом мюон захватывается этим ядром, а протон остаетсясвободным. В случае же наличия в эмульсии ядер дейтерия может образоваться (по аналогии с водородным молекулярным ионом Н+2 ) комбинацияиз дейтрона, протона и мюона, в которой может произойти ядерная реакцияpµ + d → (pdµ)+ → 3 He + µ− + 5,5 МэВ,где большую часть энергии уносит конверсионный мюон, аналогично реакции распада π − → µ− ν.
Однако, рассмотрев вероятность наличия дейтерияв материале фотоэмульсии, Ч. Франк сам отклонил такую возможность.Тем не менее, идея ядерного pd - синтеза при каталитическом присутствиимюона была им высказана и опубликована в журнале "Nature"[25].1.2Картина мюонного катализа до и после обнаружения резонансного механизмаПервым, кто откликнулся на эту статью Ч. Франка, был А.
Д. Сахаров,рассмотревший (в закрытом отчете в 1948 году) роль мюона в процессеdd-синтеза, как возможного источника энергии. Основным результатом работы А.Д. Сахарова [26], опубликованной только в 1989 году, был вывод о23том, что dd- синтез происходит именно в ddµ-молекуле со скоростью в ∼103раз большей, чем скорость распада мюона. После синтеза освободившийся мюон может вновь генерировать весь процесс сначала. Однако оценкаскорости образования мезомолекулы показала, что она очень мала в сравнении со скоростью распада мюона, и при таких условиях мезокаталитический реактор невозможен.
Следующий шаг в исследовании мюонного катализа был сделан в работе Я.Б.Зельдовича [3], рассчитавшего конкретныймеханизм образования ddµ-молекулы за счет передачи её энергии связиэлектрону в молекуле D2dµ + D2 → [(ddµ) de]+ + е− .Скорость этого процесса была также очень небольшой, существенноменьшей скорости распада мюона. Но открытие в 1956 году группой Альвареца [27] реально происходящей реакции мюонного катализа pd-синтезапозволило начать систематические исследования этого явления, вызвавшего большой энтузиазм в связи с ожиданиями его практического применения.
Прежде всего, были проверены скорости образования pdµ и ddµмезомолекул в жидком водороде и дейтерии [28, 29], оказавшиеся совпадающими с теорией. Так, для ddµ- молекул эта скорость не превышала∼ 0,05·106 с−1 , что закрывало вопрос о практическом использовании этойреакции. Столь же малой, согласно теоретическим оценкам, ожидалась искорость образования dtµ - молекул. При этом оценки показывали, что даже при бесконечно большой скорости образования dtµ – молекул, имеетсяограничение на число циклов катализа, вызванное прилипанием мюонов кпродуктам синтеза на уровне ∼1% [31, 30].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
