Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
Установка состояла из 50 быстродействующих детекторов — черенковских и сцинтилляционных счетчиков и наносекундной электроники. Исключительно высокая точность и надежность работы аппаратуры позволили выделить пять антиядер |Йе среди 2 • 101 других фоновых частиц, пропущенных через установку за время эксперимента (1:4-1010)! Если вспомнить, что при регистрации антипротонов (см. § 94) на каждый антипротон приходилось «только» по 6 • 104 фоновых я-мезонов, то можно сказать, что опыт по доказательству существования |Йе оказался «в миллион раз труднее» антипротонного.
В 1973 г. на Серпуховском ускорителе группой физиков под руководством В. И. Рыкалина совместно с группой физиков из Дубны под руководством В. И. Пегрухина было открыто еще одно антиядро — антитритий \Н*. Антитритий имеет Z= -1, В=-3 и массу M(iH) = M(lH).
Выделение антиядер \Н из огромного количества фоновых частиц оказалось еще более трудной задачей, чем выделение антиядер 'Не. Это связано с тем, что в отличие от антигелия, имеющего заряд Z——2, заряд антитрития (Z= —1) совпадает с зарядом фоновых частиц (я~- и -мезоны, антипротоны, антидейтроны). В связи с этим отбор ядер антитрития по значению электрического заряда невозможен, и единственным критерием отбора является небольшое отличие скорости fH от скорости других частиц с тем же импульсом.
Отбор частиц по скорости был осуществлен при помощи системы черенковских счетчиков и методики времени пролета на нескольких пролетных базах. Важно отметить, что в работе были приняты специальные меры для очистки пучка от медленных фоновых частиц (скорость которых может совпадать со скростью iH) и исключения ложных событий, возникающих в результате наложения сигналов от быстрых л "-мезонов (ср.
* Балдин Б. Ю., Вертоградов Л. С, Гришкевнч Я. В. и др. // Препринт ОИЯИ Р1-7846. Дубна, 1974; Ядерная физика. 1974. Т. 20, № 4. С. 694—708.
§ 98. Краткое заключение к гл. XVII
127
с § 94). Работа проводилась на линии с ЭВМ при использовании наносекундной электроники. Всего в процессе измерений через установку было пропущено 3,7-10 частиц, среди которых удалось выделить четыре антиядра трития (1 : 10 и!).
Из сравнения результатов обеих работ с предыдущими видно, что интенсивность рождения антиядер резко падает с ростом их массы. В серпуховских опытах, например, было показано, что антиядра 2 Не и jH рождаются примерно в 10 ООО раз реже, чем антидейтроны. Во столько же раз реже, чем 2Не и 3Н, должны рождаться антиядра fHe. Поэтому хотя энергия Серпуховского ускорителя достаточна для рождения антиядра с В =—5, искать на нем антиядра тяжелее 2Не и 3Н бессмысленно. Для таких работ нужны ускорители на более высокие энергии или со встречными пучками.
В заключение заметим, что еще в 1978 г. Г. И. Будкером и А. Н. Скринским была высказана идея о создании и исследовании в лабораторных условиях простейшего атома антивещества—атома антиводорода*. Однако пока ее осуществить не удалось, хотя все составные части антиатомов — антипротон, антинейтрон и позитрон—открыты. Основная трудность создания антиатомов связана с низкой плотностью пучков античастиц. В настоящее время появилась надежда на создание атомов антиводорода в схеме позитронного охлаждения антипротонного пучка (аналогичной предложенной Г. И. Будкером схеме электронного охлаждения протонного пучка). В связи с этим широко обсуждается программа физических исследований параметров атома антиводорода: определение постоянной Ридберга, лэмбовского сдвига, сверхтонкого расщепления, времени жизни уровней и др.**
§ 98. Краткое заключение к гл. XVII
В гл. XVII рассмотрена физика антинуклонов и антиядер. Согласно СРГ-теореме каждой частице должна соответствовать античастица с такими же, как и у частиц, массой, спином и временем жизни, противоположными зарядами и магнитными моментами. Частица и античастица—фермионы — обычно рождаются парами. При встрече они аннигилируют с выделением удвоенной энергии покоя частицы. '
В 1955 г. в США был обнаружен антипротон р, а в 1956 г.— антинейтрон п. Антипротон имеет массу m.= m =938,3 МэВ, спин s.=s =1/2, заряд
* Будкер Г. И., Скрннскнй А. Н.//Успехи физ. наук. 1978. Т. 124. С. 561 —
595.
** Корбиков Б. О., Кондратюк Л. А., Сапожников М. Г.//Успехи физ. наук. 1989. Т. 159. Вып. 1. С. 3—43.
128
Глава XVII. Антинуклоны и антиядра
Z_= —Z = — 1, магнитный момент u.= — и = — 2,79ц_, барионный заряд
Р Р Р Р г <Р
B~=—Bf=—\, изоспин Т= 1/2, проекцию изоспина (Г{).= —1/2. Порог рождения антипротона в нуклон-нуклонных соударениях равен 6/и с2 = 5,6 ГэВ.
Аналогичные характеристики имеет и антинейтрон: т.=т =939,6 МэВ, s =s=l/2, Z=Z=0, |i=-ji-l,91|l. В.= -В=-1, Т =1/2," (Г) = + 1/2,
t*\ S \ , я я л ('я
1/2= ^1/2 — '® мин, схема распада п-*р+е +\^.
При встрече антинуклона с нуклоном выделяется энергия аннигиляции 2т^с2к 1880 МэВ, которая идет на образование нескольких (примерно 5) л-мезонов (95% энергии) и АГ-мезонов (5%).
В 1965 г. н США было зарегистрировано первое антиядро—антидейтрон, которое состоит из одного антипротона и одного антинейтрона и имеет Z=-l, В=-2, М(2Й)=М(2Н). В 1970 г. в СССР было обнаружено более сложное антиядро — 'Яе (антигелий-3), состоящее из двух антипротонов и одного антинейтрона. Это антиядро имеет Z= —2, В= —3, МQfle)=M(^He). В 1973 г. в СССР было открыто еще одно антиядро—антитритий 3Н с Z= — 1, В=-3, М(\Й)=М(\Н).
