1626435893-691da8e1223766775fc277661dcb4565 (844331), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Для разрешенных переходов следует рассмотреть две возможности: 1) е и ч испускаются с противоположно направленными т спинами (е, ч). Тогда полный момент, уносимый обеими частицами, (18.55) ав+Ев + е+ в о о о 231 Е И. Е-Распад (ориентация спина у преобразующегося нуклона сохраняется).
Следовательно, момент ядра в результате [3-распада не изменяется: ЛЕ= О. Полученный результат совпадает с правилом отбора Ферми по моменту количества движения для разрешенных переходов; 2) е и и испускаются с одинаково направленными спинами 1 1 (е, ч), так что полный момент, уносимый обеими частицами, (18.56) де+к» + е+ з о о (ориентация спина нуклона изменяется на обратную). Возможные изменения полного момента ядра будут ЛЕ=О, +1 [за исключением (О-0)-перехода). Этот результат совпадает с правилом отбора Гамова †Телле для момента количества движения.
Сопоставление спинов и четностей ядер, между которыми наблюдаются разрешенные р-переходы, показывает, что они действительно удовлетворяют правилам отбора Ферми или Гамова — Теллера (или тем и другим одновременно). Примером чистого фермиевского перехода является р-распад '40 КО' — 0')-переход), примером чистого гамов-теллеровского перехода — р-распад ядра а,Не [(О+ — 1+)-переход[, пвримером смешанного перехода — р-распад нейтрона [(1/2 1/2')-переход1 Запрещенные переходы (с большими значениями Гт) характеризуются нарушением правил отбора, при этом чем больше нарушение, тем больше константа Гт. Так, например, 13-переход 'ДС8 — — 'ЦВа, сопровождающийся из- 137 ~ лат менением Е на ЛЕ=7/2 — 3/2=2, имеет Гт=4 10о с.
Такой же порядок 10 имеет Гт для [3-перехода 'еаС вЂ” 'тХ. В этом случае ЛЕ= — 1, но ядра 'ь~С и 'т)Ч имеют различную четность (Р„/Р,= — 1). При переходе 'еВе — '~аВ, сопровождающемся ко 13 ко изменением Ела ЛЕ=3, Гт-5 10ы с, а р-переход з3К вЂ” да3Са, ео р ао при.котором Е изменяется на ЛЕ=4, характеризуется значением Гт=10'и с* * Об аномально больших значениях Рт для некотормх фермиеаских переходов см.
1 18, п. 1!. Гаева Ш. Радиоактивные превращения ядер Для развития теории р-распада очень важно (см. п. 7,ж) знать точное значение (рт)о+ о+, найденное из анализа нескольких ядер. Современное значение этой величиные (Рт)о+-о'=(3074,2~:3,5) с. д. Форма р-спектра. График Кюри Правильность теории р-распада можно проверить также сравнением результатов эксперимента по определению формы б-спектра с соответствующими теоретическими формулами: Ф(Е ) йЕе рЕ(Ео-Е.)г С(Хор) йЕ.
(18 57) К(е) йе е /аг-1(ео-8)г С(У, р) йе, (18.58) где Е, Ео, е и ео имеют те же значения, что и в формулах (18.51) и (18.52). Зтн формулы легко получаются из формулы (18.51), если, воспользовавшись очевидными соотношениями Ег г,е+,г,г. Ег пег,е+рг .г. Ее+ Ее= Ее (18.59) Е,йЕ,=егр,йр;, Е„йЕ.тсгр„йр„; йЕ,= — йЕ„ийЕ, перейти от иьптульсов к энергиям в предположении, что т„шО. (В предположении лг„ФО формула изменяется.) Кроме того, в более точном рассмотрении должна быть учтена поправка на влияние кулоновского поля ядра С(У, р), которое искажает форму спектра (завышает количество электронов в мягкой области спектра и позитронов в жесткой).
Кулоновскяй поправочный множитель С (е., р) =- — ' г, где 1ч. (0)И' 1фе(О)1гг — квадрат модуля волновой функции электронов в центре ядра с учетом кулоновского взаимодействия, а 1ф, (0)1о г— то же, но без учета. Сравнивать теоретическкй спектр с экспериментальным трудно в связи с тем, что большинство р-спектров соответствуют суммарному эффекту от Й-частил„испускаемых при переходах не только в основное, но н в возбужденные е Нйаи А.
//Рьув. Нее. 1987. Чо1. О35, уа 11. Р. 3423 — 3427; Опввод 3Ч. и., Веоии В. А.//Рьув. Нее. 1ягг. 1989. Чо!. 62, Ра 8. Р. 866 — 869. у тв. 8-р в ззз состояния дочернего ядра. Поэтому такое сравнение можно проводить только вблизи от правой границы спектра, где энергия электронов максимальна, что соответствует переходу в основное состояние. Для удобства сравнения обычно строят величину (Ф(Е)/С(У, р) рЕ7", которая, как следУет из формулы (18.57), должна быть пропорциональна Е: (Х(Е'1~С(Х Р) РЕ)пх (Ео-Е) (18.61) Таким образом, получается прямая, пересекающая осъ энергии при Е=Ее (график Кюри).
Эксперимент подтверждает линейность графика Кюри на значительной части его протяжения для многих ядер. Тонкий анализ графика Кюри вблизи максимальной энергии электронов может быть использован для ответа на вопрос о массе нейтрино (см. п. 6). е. Константа 11-взаимодействия Выше показано, что из анализа экспериментальных значений Гт и формы спектра следует правильность основных положений простой теории р-распада. Это позволяет опенить константу р-взаимодействия 8. Оценка 8 проводится с помощью соотношения (18.52), в котором для разрешенных переходов полагают ~М)з=1„а значения Г и т берут из эксперимента. Оценка дала* 8ж1б ~9 эрг см =1() 'б Дж см (18.62) Крайняя малость величины 8 указывает на чрезвычайную слабость р-взаимодействия, р-силы несравненно слабее как ядерных, так и кулоновских сил и превосходят только гравитационные силы. Слабостью р-взаимодействия объясняются относительно большие значения периодов полураспада р-радиоактивных ядер.
Изложенная выше упрощенная теория р-распада непригодна для объяснения некоторых тонких эффектов, например угловых корреляций между импулъсами электронов и антинейтрино. Для этого нужна более строгая теория. ж. Выбор варианта теории Выше показано, что основным положениям теории удовлетворяют пять вариантов, перечисленных в (18.46). Каждый из них характеризуетея своими правилами отбора для ' Точвое значевие х аи.
е. т;и я Ю,в. 234 Глава Ш. Радиоактивные нревращенин лдер разрешенных переходов. Для скалярного Я и векторногоК вариантов теории разрешенные переходы определяются правилами отбора Ферми, для тензорного и аксиально-векторного †правила отбора Гамова †Телле. Псевдоскалярный вариант для описания разрешенных переходов непригоден, так как для него разрешенными являются переходы, при которых Ы=О, а четность ядра изменяется. Как уже упоминалось, первоначально теория 11-распада строилась в предположении, что в слабых взаимодействиях выполняется закон сохранения четности и что в этом случае оператор взаимодействия Н' определяется соотношением (18.47) с пятью комплексными коэффициентами Сь т.
е. с десятью вещественными параметрами. Если предположить, что слабое взаимодействие инвариантно относительно обращения времени (подробнее об этом см. 5 18, п. 10,г и 5!18, п. 1), то коэффициенты С; становятся вещественными, т. е. число параметров теории сокращается до пяти. Для того чтобы установить, какой именно вариант теории из пяти возможных соответствует действительности, надо найти значения этих параметров. Из правил отбора следует, что при описании разрешенных переходов можно считать Се=О. Остаются четыре параметра: Св Су С ~ и Сг.
Из статистического характера энергетического спектра-(отсутствие интерференционного члена вида 1(Т,) следует, что из.двух возможных вариантов взаимодействия Ферми (Я и у) и двух возможных вариантов Гамова †Телле (Т и А) один должен преобладать. Это означает, что из четырех допустимых вариантов одновременно могут работать только два; 8Т, или ЯА, или УТ, или КА. Тщательное изучение формы р-спектра позволило ограничить этот выбор двумя возможностями: ЮТ илн 1'А. Однако этот результат не сократил числа параметров теории.
Более однозначный выбор варианта теории можно сделать, проанализировав форму р-спектра для запрещенных р-переходов. Теория показывает, что форма спектра для запрещенных переходов отличается от формы спектра для разрешенных переходов и различна для разных вариантов теории. Другая возможность экспериментального выбора варианта теории заключается в исследовании угловых корреляций при !3-распаде. Теоретический анализ показывает, что вероятность р-распада зависит от угла между импульсами электрона р, и нейтрино р„, причем функция, передающая эту угловую корреляцию, различна для разных вариантов теории.
Экспериментально угловую корреляцию между р, и р„можно обнаружить в результате измерения корреляции э" И. 9-Рассад 235 между импульсами электрона р, и ядра отдачи Р... (например, между электроном и протоном при р-распаде нейтрона). Заключение о варианте теории можно получить также из анализа угловой корреляции между направлениями вылету электрона и Т-кванта (при В-переходах в возбужденное состояние дочернего ядра).
Перечисленные опыты очень долго давали противоречивые (и даже явно неверные) результаты, которые удалось согласовать между собой только в 1957 г., когда было показано, что преобладающими вариантами 13-взаимодействия являются векторный (Р) для ферм невских переходов и аксиальновекторный (А) для гамов-теллеровских переходов. Тем самым число параметров теории сократилось до двух.
Анализ чисто фермиевских переходов (О' — О+) без изменения четности для нескольких ядер позволил найти точное значение константы фермиевского взаимодействия 88 по значению матричного элемента (~МР~ е !' = 2) н (Гт)„,„(см. п. 7, г): ' яг —— (1,415+0,007) 10 ее эрг смз= =(1,415+0,007) 10 ~~ Дж.см (18.63) Вторая константа яаг была найдена из анализа распада нейтрона, в котором участвуют оба варианта р-взаимодействия (подробнее см. п. Ю,б,в).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
