1626435893-691da8e1223766775fc277661dcb4565 (844331), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Таким образом, к 1957 г. классическая теория р-распада, построенная в предположении выполнения закона сохранения четности в слабых взаимодействиях, наконец приняла однозначный характер. Но именно в это время (1956 †19 гг.) было обнаружено, что закон сохранения четности в слабых взаимодействиях нарушается. Это потребовало полного пересмотра классической теории В-распада, который, к счастью, не затронул главных ее достижений. В частности, новая теория подтвердила преобладание 1'- н А-вариантов слабого взаимодействия.
В. НЕСОХРАНЕНИЕ Р-ЧЕТНОСТИ И НАРУШЕНИЕ С-ИНВАРИАНТНОСТИ В ~3-РАСПАДЕ. ОПЫТ ВУ. СРТ-ТЕОРЕМА В 96 определено понятие четности частицы или системы частиц и на примере волновой функции, удовлетворяющей уравнению Шредингера, показано, что четность изолированной системы сохраняется. Длительное время закон сохранения ' Поьеее Л., АИ41е Н., Не1сьее! 1. е. е, О !час!. 1пе!ппп. апд Ме!И. ! 989. Чо1. А284, №!.
Р. 123 — 126. Глава Ш. Радиоактивные превращения ядер 236 четности считался столь же универсальным, как и закон сохранения энергии. Для электромагнитных и сильных ядерных взаимодействий закон сохранения четности был проверен экспериментально. Что касается слабых взаимодействий типа б-распада, то казалось, что и здесь нет оснований сомневаться в его справедливости, так как теория р-распада, построенная в предположении выполнения закона сохранения четности, во многом подтверждается на опыте. Однако в 195б г.
при исследовании свойств К-мезонов (см. 9 114, и. 4) было обнаружено, что они в одних схемах распада ведут себя как четные, а в других — как нечетные частицы, т. е. при их распаде закон сохранения четности нарушается. Так как постоянная я, характеризующая К-распад, весьма близка по значению к постоянной я, характеризующей р-распад, то было высказано предположение, что четность не сохраняется и в процессе б-распада. Ли Цзун-дао и Янг Джень-нин показали, что наряду с теорией б-распада, опирающейся на закон сохранения четности, можно создать также теорию р-распада без учета этого закона.* Оказывается, что новая теория приводит к тем же экспериментально подтверждаемым выводам (спектр электронов, электронно-нейтринная угловая корреляция), что и старая.
Поэтому предположение о несохранении четности в 13-распаде не противоречило всем известным к тому времени экспериментальным данным. Это значит, что ни один из сделанных ранее опытов по изучению б-распада не дает ответа на вопрос о сохранении четности в процессе ))-распада. Согласно Ли и Янгу обнаружить несохранение четности в р-распаде можно в результате исследования р-распада поляризованных ядер. Такой опыт был поставлен в 1957 г. Ву и др., которые измерили угловое распределение электронов, испускаемых поляризованными ядрами за7Со. Опыт оказался весьма трудным из-за сложности методики получения поляризованных ядер, требующей сверхвысоких магнитных полей и сверхнизких температур, и из-за специфических трудностей, связанных с необходимостью получения тонкого поверхностного слоя поляризованных ядер и создания специального 1)-счетчика, работающего в непосредственной близости от исследуемого образца (т.
е. в вакууме при температуре около 0,01 К). Сверхвысокие магнитные поля и сверхнизкие температуры для поляризации ядер нужны потому, что вследствие исключительной малости магнитного момента ядра энергия его ' алеет. Но Чаня С. 1Ч.//Рьув. Иеа. 1956. Чо!. 104. Р. 254. я 18. 5-Распад взаимодействия с ориентирующим внешним магнитным полем сравнима с энергией дезориентирующего теплового движения.
Расчет показывает, что для получения заметной поляризации (несколько десятков процентов) нужны магнитные поля около 10Тл и температура около 0,01 К. Такие большие и постоянные во времени магнитные поля в те годы получать непосредственно еще не умели е. Поэтому для получения полей порядка 10 Тл был применен метод Роуза — Гортера (1948 г.), заключающийся в использовании парамагнитных веществ. Электроны па рама гнитных атомов создают в районе атомного ядра магнитные поля с напряженностью как раз такого порядка.
Эти поля будут ориентированы одинаково, если поляризовать магнитные моменты электронов. Последняя задача сравнительно проста, так как магнитные моменты электронов примерно в 10з раз больше магнитных моментов ядер, в связи с .чем для их поляризации (при той же температуре 0,01 К) нужны поля всего около 1О а Тл. Для получения сверхнизких температур применяется метод адиабатического размагничивания парамагнитных веществ (Дебай, 1926 г.), предварительно охлажденных до температуры жидкого гелия, испаряющегося при пониженном давлении (примерно 1 К). Охлаждение при адиабатическом размагничивании объясняется существованием магнитокалорического эффекта, сущность которого заключается в том, что' при отсутствии притока тепла извне работа размагничивания парамагнетика совершается за счет его внутренней энергии, т. е.
энергии теплового движения. Прн этом предварительное намагничивание парамагнетика надо проводить изотермически (чтобы увести из него выделяющееся при намагничивании тепло). Таким методом можно получать температуру около 0,001 К, а при использовании парамагнетизма ядер — даже 10 "— 1О а К. Схема опыта Ву представлена на рис. 110.
В качестве исследуемого образца 0 используется тонкий (0,05 мм) слой 13-радиоактивного изотопа 'оСо (около 1ОЯ Бк), нанесенный на монокристалл нитрата церия-магния. Образец находится на дне контейнера К, изготовленного из того же вещества и укрепленного на теплоизолирующей подставке П внутри стеклянной вакуумной камеры ВК. Счетчиком электронов служит кристалл антрацена Кр толщиной 1,6 мм, также расположенный внутри камеры на расстоянии 2 см от образца.
ч Сейчас постоянные магнитные поля порядка Ю Тл получают прн помоши сверхпроводящих соленоидов. Гаиаа 111, Радииикеаианне преараи1еаиа адер на! и„ 1" е 1,1 аасасу 1,0 0,6 0,7 0 В + 6 В 10 Ч 1у внии Рис. 1! 1 Уб су Рис. 110 Сцинтилляции, возникающие в кристалле под действием электронов, передаются на фотоумножитель ФУ по длинному (около 120 см) светопроводу Св, нижний конец которого примыкает через стеклянное окошко вакуумной камеры к кристаллу. Предварительное охлаждение вакуумной трубки проводится с помощью коаксиального сосуда Дьюара, наружная часть которого заполняется жидким азотом, а внугренняя (соединенная с насосом) — жидким гелием. Измерения проводятся следукчцим образом.
В вакуумную камеру впускается газообразный гелий (для теплового контакта контейнера с окружающей средой) и с помо1цью специального магии~а изотермически намагничивается нитрат церия-магния. Затем газ откачивается и производится адиабатическое размагничивание, приводящее к дополнительному охлаждению контейнера и образца. После это~о магнит убирается, а на его место снизу поднимается поляризующий соленоид, с помощью которого можно ориентировать вверх или вниз электронные (а следовательно, и ядерные) магнитные моменты. Мерой поляризации ""Со служит анизотропия в у-излучении, сопровождающем !)-распад, для измерения которой используются два у-счетчика, изгоговленных из кристалла )х1а!. Результаты измерений приведены на рис, !! 1, на котором по оси абсцисс отложено время измерения, т1о оси ординат отношение скорости сче1а для холодного 111„и «теплого» 239 у ль а-Раелад Ж, образцов, а стрелками показаны два направления поляризующего магнитного поля и момент впуска газа для нагрева.
Сопоставляя рис. 110 и 111, легко установить, что электроны испускаются преимущественно в сторону, противоположную направлению спина ядра, причем асимметрия постепенно уменьшается со временем и пропадает совсем примерно через 8 мин. Последнее обстоятельство связано с уменьшением поляризации ядер по мере разогревания аоСо теплом, выделяющимся при радиоактивном распаде„а также теплом, приходящим от окружающих предметов. Такое заключение подтверждается тем, что одновременно с исчезновением асимметрии 13-распада пропадает и анизотропия у-излучения.
В соответствии с результатом опыта Ву н др. угловое распределение электронов )3-распада относительно направления спина ядра описывается формулой ДО)=А(1+асоз О), (18.64) где ас1. Электроны летят преимущественно против спина ядра*. Наличие в формуле (18.64) члена с созО говорит об отсутствии зеркальной симметрии в процессе р-распада, т. е. о несохранении четности [см.
формулу (6.4)]. Кроме р-распада и распада К-мезонов известен еще целый ряд процессов, относящихся к разряду слабых взаимодействий. Сравнение периодов полураспада, характеризующих эти процессы, с теорией показывает, что постоянная 8 для них очень близка к постоянной я для 13- и К-распадов. Поэтому можно ожидать, что четность не сохраняется и в этих процессах. Мы познакомимся с ними в дальнейшем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
