Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
Перейдем теперь к обсуждению вопроса о нейтринных осцилляциях. В некотором смысле здесь в теоретическом
* Естественно, что примесь правых токов не помогает с точки зрения возможности 2(5(0v)-распада дираковскому варианту теории с ги?=0, так как по-прежнему мешает закон сохранения лептонного заряда в смысле ve#ve.
** Подробнее о двойном р-распаде см. Щепкин М. Г. Двойной бета-распад и масса нейтрино//Успехи физ. наук. 1984. Т. 143. Вып. 4. С. 513—551.
(108.2)
§ 108. Современные вопросы нейтринной физики
203
плане дело обстоит проще, чем в случае 2Р(0у)-распада. Действительно, как мы уже говорили в § 103, необходимым условием возможности осцилляции является тчф0 и несохранение лептонных зарядов Le или iM(LT) (т. е. не требуется более жесткого нарушения закона сохранения Le в смысле ve=ve, или ALe = 2). Таким образом, нейтринные осцилляции разрешены в обеих теориях (и Дирака и Майораны), лишь бы выполнялись условия т^фО и Ьеф const, Ф const и Lt Ф const. Отсюда следует, что наблюдение нейтринных осцилляции однозначно указывает на тчФ0.
Итак, тчФ0 следует как из опыта по наблюдению 2p(0v)-распада (с измерением энергетического спектра и углового распределения электронов), так и из наблюдения осцилляции, т. е. любой из этих результатов (если он надежен) можно рассматривать как подтверждение результата определения из анализа р-спектра трития. Но обратное не верно: обнаружения тъ Ф0 в опыте с тритием недостаточно ни для
существования 2Р(0у)-распада (его не будет, если все массы дираковские, т. е. v^v), ни для существования осцилляции (их не будет, если тх — тг=тъ).
3. ДРУГИЕ МЕТОДЫ ПОИСКА туф0. ПРЯМЫЕ НЕЙТРИНО
Кроме рассмотренных выше в настоящее время проанализировано довольно много других способов поиска массы нейтрино. Один из них заключается в анализе двухчастичных спектров распада элементарных частиц по нейтринному каналу, например по схеме
it±-e±+v,(v,). (108.3)
Прежние измерения показывают, что характер спектров электронов, испускаемых в этих распадах, согласуется с предположением о mv = 0.
Однако если допустить, что наряду с безмассовыми нейтрино существует небольшая доля нейтрино с отличными от нуля массами тх, т2, то физические нейтрино, образующиеся в схеме (108.3), можно представить в виде суперпозиции тяжелых нейтрино (сравните с рассуждением по поводу осцилляции). И тогда при исследовании большого статистического материала в энергетическом спектре электронов (построенном в с.ц.и.) должны были бы проявиться слабо выраженные дополнительные максимумы, сдвинутые относительно основного максимума, соответствующего испусканию безмассового нейтрино.
204
Глава XVIII. Лептоны
В принципе при проведении подобных исследований можно рассчитывать на выявление тяжелых нейтрино с туг$160МэВ. Однако эти исследования не привели к успеху.
В другом способе тяжелые нейтрино искали в составе нейтринных пучков ускорителей по распадам на легкие нейтрино и (е + — е")-пару.
vT-+v» + e + +e~ (108.4)
и тоже не нашли.
Не обнаружены нейтрино с п%,Ф0 и в опытах типа beam dump, в которых пучок протонов с энергией в несколько сотен гигаэлектрон-вольт поглощается в очень массивной и толстой (примерно 3 м) мишени за время та; Ю-11 с. Вместе с протонами поглощаются и рожденные ими тс-и jRf-мезоны, которые за такое короткое время не успевают распасться и испустить нейтрино. Поэтому единственными источниками нейтрино в этом случае являются прямое взаимодействие протонов с мишенью и быстрые распады рожденных протонами короткоживущих (т«10 с) очарованных частиц и т-лептонов. Такие нейтрино принято называть прямыми.
Идея поиска т»#0 у прямых нейтрино заключается в проверке их на наличие осцилляции измерением отношения потоков, рожденных ve-(-ve и vM-(-vM. Такие измерения были выполнены несколькими группами, однако пока не дали однозначных результатов.
Еще один метод поиска туф0 основан на попытке обнаружения распадов
ц->3е, ц-к>у и др., (108.5)
запрещенных в универсальной теории законами сохранения лептонных зарядов. Сейчас для верхней границы экспериментального отношения запрещенного распада \i-*ey к разрешенному u-+evevM получено значение*
Лц^Г "*Г1\<5-10-". (108.6)
Если законы сохранения лептонных зарядов нарушаются, то запрет на ц->еу-распад снимается и вроде бы появляется шанс его найти в процессе смешивания v0 и уц (рис. 409), что будет указывать на mv^0. Однако подсчет /?"ор, выпол-
* Аналогичное значение для ц.-»3е меньше 1,0 '10"
§ 108. Современные вопросы нейтринной физики
205
ненныи в теории со смешиванием нейтрино, дает безнадежно малое значение Л;еорж10-16.
Следует, правда, заметить, что этот вывод был сделан w/'~ ^ч
в предположении отсутствия / \
в природе тяжелых нейтральных > i * м * \ » лептонов с массой порядка не- ji <?
сколько гигеэлектрон-вольт. Если такие сверхтяжелые нейтрино Рис- 409 существуют и имеет место смешивание, то значения Я"ор получаются белее приемлемыми для эксперимента:
