mukhin-fizika-elementarnykh-chastits (810757), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Для этого достаточно изменить направление магнитных полей в фокусирующих и отклоняющих магнитах и направить в установку протоны с таким же импульсом р= 1,19 ГэВ1с, как и у антипротонов. Тогда при тождественности масс антипротона и протона обе частицы должны одинаковым образом проходить через систему магнитов и счетчиков при изменении параметров этой системы. На рис. 362 произведено сравнение числа прошедших протонов и антипротонов при таком изменении полей в магнитах, которое приводит к небольшому изменению условия фокусировки для импульса и не меняет величины 13.
Другими словами, система настраивалась на значение массы, несколько отличающейся от массы протона. Из хорошего совпадения обеих экспериментальных кривых следует, что масса антипротона не может отличаться от массы протона более чем на 5'4. В последующих опытах это отличие уменьшилось до !и~и, и в настоящее время нет никаких оснований сомневаться в тождественности масс протона и антипротона. Предварительные результаты измерений магнитного момента антипротона также не противоречат ожидаемой величине (р - = — 1х ).
Эти измерения были выполнены при помощи водородйой пузырьковой камеры с магнитным полем, в котором наблюдалась прецессия оси поляризации антипротона. Известно, что в процессе нуклон-нуклонного рассеяния (благодаря спин-орбитальному взаимодействию) возникает поляризация спина рассеянного нуклона перпендикулярно плоскости рассеяния (см. з 86, п. 5). Эта поляризация обнаруживается при втором рассеянии по асимметрии рассеяния в плос- З' 94. Аптнп1ппппн ы7 Рис. Збз Рис.
Зб2 ш, = —.1Н, 2пн (94.1) где Т вЂ” гиромагнитное отношение, а т — масса частицы. Таким образом, если среди случаев двойного рассеяния антипротонов отбирать случаи, для которых направление поляризации спина при первом рассеянии будет перпендикулярно направлению магнитного поля, з о за время между первым и вторым рассеяниями спин антипротона должен повернуться из-за прецессии па определенный угол вокруг направления магнитного поля.
Вместе со спином поверяется и плоскость асимметрии второго рассеяния (так как асимметрия второго кости первого рассеяния относительно направлений влево— вправо (рис. ЗбЗ). При этом для частиц, рассеявшихся первый раз налево, при втором рассеянии наблюдается преимущественно левое рассеяние, для частиц, рассеявшихся первый раз направо, †прав. Аналогичный эффект асимметрии второго рассеяния должен наблюдаться и для антипротонов.
Последние, так же как и протоны, имеют спин 172, который может ориентироваться при рассеянии в результате спин-орбитального взаимодействия. Опыт подтвердил это заключение и показал, что поляризация антипротонов при рассеянии на углы от 6 до 25' (в с. ц. и.) достигает 50%. Для определения магнитного момента антипротона было использовано явление прецессии спина во внешнем магнитном поле. Как известно, при помегцении частицы со спи ном, отличным от нуля, во внешнее магнитное поле Н благодаря взаимодействию магнитного момента частицы с полем возникает прецессия спина вокруг направления поля с ларморовской частотой Глава Хгту. лигнииукланы и аганиядра 118 рассеяния наблюдается всегда в плоскости, перпендикулярной спину). Измеряя угол поворота и зная время поворота (по пробегу между точками первого и второго рассеяний), можно из формулы (94.1) вычислить магнитный момент антипротона.
Вычисления дали — 1,8)гн, однако ожидаемое значение ( — 2,79рн) не противоречит результатам эксперимента, так как он недостаточно точен. Более точное значение магнитного момента антипротона ( — 2,83~0,101зи) было получено в !972 г. в результате измерения тонкой структуры для антипротонных атомов свинца и урана. Это значение согласуется с предсказаниями СРТ-теоремы, в соо~ветс~~ии с которой 118 = — — 1гв~. Е 95. Антинейтрон Как уже говорилось, антинейтрон отличается от нейтрона направлением магнитного момента: оно у антинейтрона совпадает с направлением спина. Благодаря этому электромагнитное взаимодействие антинейтрона отличается знаком от электромагнитного взаимодействия нейтрона.
Однако наиболее существенным свойством антинейтрона (как и антипротона) является характер его ядерного взаимодействия с нуклонами, обусловленный тем„ что барионный заряд антинейтрона Вв= — 1. Подобно антнпротону антииейтрон при встрече с нуклоном аннигилирует с ним, в результате чего выделяется энергия Е=2нзлсз-1900 МэВ, которая идет на образование я-мез оно в или (с меньшей вероятностью) Х-мезонов и (с еп1е меньшей) 7-квантов. Именно это свойство антинейтрона было использовано для его обнаружения.
Впервые антинейтрон наблюдался в 1956 г. в США Корком, Ламбертсоном„Пиччиони и Вентцелем, которые для получения антинейтронов использовали процесс перезарядки антипротонов при их взаимодействии с нуклоиами: р+р- й+и; р+и- й+н+я (95.1) Схема опыта приведена на рис. 364. Антипротоны возникали в результате бомбардировки бериллиевой мишени бэватрона протонами с энергией 6,2 ГэВ.
Как и в опыте по обнаружению антипротонов, отрицательные частицы с данным импульсом выделялись системой из отклоняюших магнитов (два) и фо- в В !959 г. Сегре и Чемберлену за открытие антипротона была присуждена Нобелевская премия по физике.
у 95. Антинсятрон 119 ч Рис. Зб4 кусирующих магнитных линз (пять). Отбор антипротонов из пучка отрицательных частиц производился по времени пролета с помощью шести сцинтилляцнонных счетчиков, включенных в схему совпадений. Система позволяла выделять 5 — ! 0 антипротонов в минуту. После прохождения антипрот она ми последнего счетчика С1, подтверждающего, что они идут в нужном направлении, антипротоны попадают в конвертер К, в котором возникают антинейтроны. Конвертер представляет собой сосуд, заполненный сцинтиллирующим раствором, который просматривается четырьмя фотоумножителями ФУ.
При взаимодействии антипротона с веществом конвертера могут происходить следующие три процесса: !) аннигиляция антипротона, сопровождающаяся образованием х- и К-мезонов и у-квантов; 2) прохождение без ядерного взаимодействия; 3) перезарядка антипротона с образованием быстрых нейтронов, к -мезонов и антинейтронов. В первом случае фотоумножители конвертера зарегистрируют мощный импульс аннигиляции, во втором †стро определенный импульс (50 МэВ), соответствующий ионизационным потерям антипротона в веществе конвертера, а в третьем— небольшой (меньше 50 МэВ) импульс перезарядки.
Таким образом, в результате взаимодействия антипротонов с веществом конвертера кроме анти нейтронов Н в нем возникают кс-мезоны, Кс-мезоиы, К~-мезоиы, у-кванты и нейтроны и, которые вылетают из конвертера вместе с непровзаимодействовавшими антипротонами р. Антинейтроны выделялись при помощи системы счетчиков, состоящей из двух сцинтилляцпониых счетчиков С2 и СЗ (соединенных в схему антисовпадений) с помещенным между ними свинцовым экраном Э и одного черенковского счетчика ЧС (из свинцового стекла), просматриваемого шестнадцатью фотоумножителями.
Счетчики С2 и СЗ и свинцовый экран 120 Глава Худ. Антинунланвв и антиядра отсекают все заряженные частицы, 7-кванты и ка-мезоны (распадающиеся на 7-кванты). Черенковский счетчик отделяет антинейтроны от нейтронов и нейтральных К-мезонов (по мощному световому импульсу аннигиляции).
Так как антинейтронов в процессе перезарядки возникает очень мало (0,003 на 1р), то описанный отбор импульсов может быть затруднен из-за наложения ряда малоэнергичных, но чаще возникающих импульсов от нейтральных К-мезонов и нейтронов. Для более точного отделения импульсов, вызванных антинейтронами, от фоновых сопоставлялись результаты, полученные в конвертере К и счетчике ЧС. На рис.
365 изображена экспериментальная кривая распределения числа импульсов в К в зависимости от их величины для тех случаев, когда в ЧС' возникает импульс от нейтральной частицы. Из рисунка видно, что большая часть импульсов в К имеет энергию е(100 МэВ. Эта энергия и была выбрана в качестве граничной энергии, отделяющей случаи возникновения антинейтронов от фоновых случаев аннигиляции антипротона. (Штриховая кривая на рис.
365 соответствует прохождению антипротона через конвертер без взаимодействия.) На рис. 366 изображена кривая распределения числа импульсов в счетчике ЧС в зависимости от их энергии. Эта кривая,(1) имеет невыразительный монотонно убывающий характер. Сфнако если из кривой 1 выделить импульсы, соответствующие энерговыделению с<100 МэВ и е>100 МэВ в конвертере, то она разделится на две кривые (2 и 3) с ярко выраженными максимумами в области высоких и низких энергий Е соответственно. Так как а<100 МэВ характеризует процесс образования в конвертере К антинейтронов, то соответствующая кривая 2 описывает процесс их аннигиляции в ЧС.
Что касается кривой 3, соответствующей е>100 МэВ, то она обусловлена фоновыми Ка-мезонами, возникшими в К при аннигиляции антипротонов. Для проверки сделанного заключения сняли счетчики С2 и СЗ и свинцовый экран и в счетчик ЧС пропустили антипротоны. Зарегистрированный спектр аннигиляции антипротонов совпал с кривой 2 (рис. 366). Для дополнительной проверки на счетчик ЧС были направлены протоны с энергией 750 МэВ и х -мезоны с энергией 600 МэВ. И в том и в другом случае получились довольно узкие спектральные кривые с максимумами при Е=100 МэВ для протонов и Е=200 МэВ для к -мезонов. Таким образом„кривую 2 на рис. 366 можно окончательно считать спектром аннигиляции антинейтронов. Антипротон и антинейтрон подобно нуклонам образуют изотопический дублет частиц с Т=1/2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
