mukhin-fizika-elementarnykh-chastits (810757), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Эоектрошеые иейтриио и оотииейтриио 149 четности в слабом взаимодействии) привело к двум альтернативным точкам зрения. Согласно одной из них (теория Дирака) нейтрино изображается четырехкомпонентной волновой функцией и имеет четыре состояния: левое н правое нейтрино (ч„и и„) и левое и правое антннейтрино Я, и 0„).
В этой теории ОФч. После открытия нарушения Р-четности в слабом взаимодействии стало ясно, что из четырех дираковских нейтринных состояний в природе реализуются только два — левое нейтрино ч и правое антннейтрино ч„, а остальные два либо не реализуются совсем (если еп„евО), либо «стерильны» относительно всех известных взаимодействий, включая слабое (еслн еп„ФО). Согласно другой теории, развитой Майораной, нейтрино тождественно антинейтрино (иьзч) н встречается в двух состояниях --левое (и, ке йо) и правое (ч„ж О„). В этом случае в принципе также возможны оба значения массы (еп„ж 0 и т„ФО).
Выбор между этими теориями и, следователыю, решение вопроса о тождественности или различии ч и й, а также о значении массы нейтрино (ле„ыО или т„эеО) можно сделазь, проанализировав результаты опытов по поиску двойного р-распада (подробнее об этом анализе см. 9 !08). Сущность двойного (1-распада заключается в следующем. Известно (см. 8 10, п.
2), что ядра с четным массовым числом А могут иметь два-три стабильных четно-четных нзобара, различающихся по заряду на две единицы. Их стабильность обусловлена тем, что все соседние с ним по заряду ядраизобары имеют большую массу, вследствие чего ()-переходы на них запрещены энергетически. Такой случай изображен на рис. 383, на котором два стабильных ядра отмечены цнфрамн 2 н 4. Из рисунка видно, что оба ядра не могут перейти в соседние по заряду ядра-изобары ни за счет В'-распадов, ни за счет В -распадов.
Однако между стабильностью ядер 2 и 4 есть некоторое различие. Дело в том, что ядро 4 имеет наименыпую массу из всех ядеризобар и, следовательно, принципи- 44 ально не может перейти в какоелибо другое ядро из-за энергетичес- Ю кого запрета. Что касается ядра в+ 2, то его масса больше массы ядра 4, благодаря чему существует при- яв нципнальная возможность непосредственного превращения 2-+4.
Это превращение характеризуется изме- НЕНИЕМ Заряда ядра На ЛВЕ Едниннм Рис. 383 Глава Х'ттП. Лелтолы 150 и должно сопровождаться одновременным испусканием двух электронов (или позитронов, если М,(Ма). Такой процесс и называется двойным В-распадом.
Аналогичная ситуация может возникнуть также и в том случае„когда Ма > Мз > Ма, но существует сильный запрет на однократный р-переход 2- 3, связанный с малой разностью масс и большим различием в моментах у ядер 2 и 3. Здесь, так же как и в предыдущем случае, ядра 2 и 4 являются практически стббильнымн в отношении обычного )З-распада, но для ядра 2 имеется принципиальная возможность перехода в ядро 4 с помощью двойного р-распада. ПРимеРом пеРвого типа ЯвлЯетсЯ тРойка ЯдеР 'ДСд, 'ате1п, 'з1еБп, массы которых удовлетворяют соотношейиям Мсе — Мв„- — 2,7 МэВ и М,„-Мсе —— 0,6 МэВ. Примером второго типа являются ядра ЯСа, езтЯс и ЯТ1, первая пара из которых имеет очень небольшую разность масс (Мс,— Мз,-— 0,3 МзВ) и сильно различается по моментам.
В соответствии с двумя невериями нейтрино в принципе могут существовать два вида двойного 0-распада. ' 1. Если чРч, то согласно предыдущему двойной р-распад должен идти по схеме 2л-+2р+2е +20„ (103.3) согласующейся с законом сохранения электронного лептонного заряда (двухнейтринный 2)3(2ч)-распад, рис. 384). 2.
Если же ч,кеч„ то ч„ образовавшееся при распаде одного нейтрона по схеме и-+р+е +ч„ может поглотиться (в качестве ч,) другим нейтроном по схеме ч,+и- р+е Суммарный результат для обоих нейтронов в этом случае будет соответствовать схеме 2л- 2р+2е (103.4) противоречащей закону сохранения лептонного заряда. Ж„=2 1безнейтринный 20(0ч)-распад, рис, 385). Первый вид 2)3-распада ничем не запрещен, но крайне мало вероятен из-за того, что его вероятность определяется вторым порядком-теории возмущений по слабому взаимодействию, и из-за очень малого фазового объема для малоэнергетичных нейтриное.
Именно поэтому, хотя пока и нет.вполне убедительных экспериментов по регистрации 2)3(2ч)-распадаее, ь Фазовый объем виртуальных нейтрино 2б(бч)-распала существенно больше. ьь 1трнвеленные нине экспериментальные данные нс всеми физиками считаютсл убедительными. !5! у 103. Электронные нейтрино и онтинеатртт Рне. 385 Рис. 384 можно выразить уверенность, что с развитием техники эксперимента они обязательно появятся. Относительно второго вида двойного В-распада (2р(0ч)) такой уверенности высказать нельзя потому, что для его существования необходимо нарушение (хотя бы небольшое) закона сохранения электронного лептонного заряда (М.,=2), чего в природе может н не быть.
Опыты по поискам двойного р-распада ставились двумя способами: косвенным (непрямым) н прямым. В первом способе, который не позволяет отличить 20 (Оч)- распад от 2р(2ч)-распада, проводилось геохнмическое изучение теллуровых руд, при котором оценивалось количество дочернего вещества, образовавшегося в результате 2р-распада по схеме !зоТе-,1зоХе, Е28=2,51 МэВ. (103.5) Среднее значение Тп„полученное для этого процесса в 1982 г., Т !",л~" (2р) =(2,55+ 0,20) .
10е' лет. (!03.6) Аналогичные исследования проводились с породами, содержащими о'Бе, который может испытывать 2р-распад по схеме вгбе алКг Егр = 2 95 МэВ. (! 03.7) В этом случае среднее из нескольких экспериментов оказалось равным Т !!х'(2~) =(1,45+ 0,15) 10~о лет. (103.3) Выбор инертных газов в качестве дочерних продуктов 2()-распада не случаен — химическая инертность Хе и Кг облегчает их выделение из исследуемого образца. Однако это же самое свойство может приводить и к отрицательному результату — потерям некоторого количества Хе и Кг в процессе их очень длительного образования в породах. Во втором способе экспериментального исследования двойного б-распада регистрируются электроны 2р-распада.
Эти Глава ХИ11. Ле»тоны 152 опыты очень сложны из-за исключительно малой вероятности процесса и трудностей борьбы с фоном, для уменьшения которого работа ведется глубоко под землей. О масштабе эффекта можно судить по результатам одной из последних работ (1987 г.), в которой регистрировали в среднем два подходящих события в неделю. Такое событие характеризуется парой электронов, одновременно вылетающих из одной точки («одного и того же ядра») и имеющих определенные энергии и направления.
Измерения проводились с ззБе и дали для периода полураспада значение Т'з~з"=10~~ лет. Описанный способ в принципе позволяет различать 2О(2ч)- и 2В(0»)-распады по характеру энергетического спектра элек-. тронов. В первом случае он должен быть непрерывным, а во втором суммарная энергия обоих электронов для всех зарегистрированных событий должна быть постоянной и равной энергии перехода («двухчастичный» процесс 29(0+распада), До настоящего времени ни в одном из опытов не удалось измерить Тзз1" для 2В(Оч)-распада.
Получено только несколько значений нижних границ для этой величины: Тпв>2 10з' лет (длЯ пеРехода 4»Са- ~зТ1); Тьв>2,1 10з' лет (для перехода шоМо-~юойц) (105,8) Так >8 10зз лет (для перехода збОе-~зьбе); Т„з>(Зч 4) 1Оз' лет (длл пеРехода 'з»Хе- 'зьВа), Таким образом, на сегодняшний день опыты по поиску 2р(0»)-распада пе противоречат предположению о различии нейтрино и антинейтрино, т, е.
согласуются с законом сохранения электронного лептонного заряда. Напомним, что к такому же заключению приводит и анализ опыта Девиса (см. Э 18, и. 5). Однако следует заметить, что точность современного эксперимента пе исключает возможности небольшого нарушения этого закона сохранения, а теория допускает такую возможность (см. обсуждение данного вопроса в Э 108). 3. ПОНЯТИЕ О ТЕОРИИ ПРОДОЛЬНО-ПОЛЯРИЗОВАННЫХ НЕЙТРИНО. СВЯЗЬ С ЗАКОНОМ СОХРАНЕНИЯ СР-ЧЕТНОСТИ Итак, с точностью до проведенных на сегодня экспериментов можно считать, что нейтрино и антинейтри но — две нейтральные частицы, отличающиеся друг от друга характером взаимодействия с нуклонами (которое проявляется в различии лептонных зарядов).
Они имеют одинаковый спиц в„=аз=1/2, 3 !03. Электронные нейтрино и онтинейтрино 153 очень малый или равный нулю магнитный момент 1меньше 1О о Мв) и очень малую (тес1/25000 т,) или равную нулю массу. В течение многих лет считали, что еп„ы О. Это предположение привело к целому ряду изящных теоретических построений и не противоречит многим экспериментам. Вместе с тем в 1980 г. были получены экспериментальные указания на то, что т„~О (см: Ч 18, п.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
