Теоретическая физика 20 века - Смородинский Я.А.
Скачать (прямая ссылка):
нейтрино вдвое больше обычного сечения [35]
(ОЧ)бр. (З-процесса)двухком. ~ ^ (^Ч)бр. |3-процесса)кл. теор,-
Схема детектирования в экспериментах Рейнса и Коуэна была построена
следующим образом. Пучок антинейтрино падал на насыщенный кадмием большой
жидкий сцинтиллятор, который служил одновременно протонной мишенью и
поглотителем нейтронов. Мгновенный импульс, возникавший вследствие
аннигиляции позитрона, извещал о поглощении нейтрино. Нейтрон отдачи
замедлялся и через несколько микро-
!) См. [991.
Нейтрино
333
секунд поглощался кадмием. В процессе радиационного захвата нейтрона
одновременно испускались несколько у_квантов, при обнаружении которых
возникал второй импульс, запаздывавший относительно аннигиляционного. На
фиг. 7 показана
Антинейтрино (v) из реактора
Захватные у-кванты Сс суммарной энергией 9t 1 Мэе)
Гигантский тидкий, сцинтиллятор
56 см
Фиг. 7. Схема детектора антинейтрино. Антинейтрино вызывает превращение
протона в нейтрон и позитрон. Позитрон замедляется и аннигилирует с
испусканием двух Y-квантов. Нейтрон замедляется водородом, содержащимся в
сцинтилляторе, и поглощается кадмием с испусканием захватных у-квантов.
(11 ±4). 10"44 см*.
схема эксперимента. Найденное сечение захвата антинейтрино протоном,
отнесенное к одному антинейтрино деления, составляет
°"эксп. :
Чтобы сравнить это значение с полученным теоретически, нужно с большой
точностью знать энергию позитрона или спектр антинейтрино, вылетающих из
реактора; энергии позитрона и антинейтрино связаны соотношением i?-=3,53
+ ЕР+ (в единицах тс2). Спектр нейтрино был определен по (i-спектрам
осколков деления U238 [100]. Результаты вычислений сечения таковы:
9,5-10"44 см2 [100]
О т
'теор,
= { 12-Ю-44 см2 [1011 15-10'44 см2 [102].
334
By Цзянъ-сюн
Экспериментальное и теоретическое сечения оказались в очень хорошем
согласии.
Б. Захват нейтрино1)
Согласно схеме
Аг37 + е" -> Cl37 + v,
Аг37 захватывает электрон и переходит в С137; обратная реакция имеет вид
Cl87 + v -> Аг37 -{- е".
В соответствии с законом сохранения лептонов в этом процессе поглощаются
именно нейтрино, а не антинейтрино. Интенсивный поток антинейтрино,
исходящий из ядерного реактора, поэтому не может привести к возникновению
Аг37.
Дэвис облучал в течение длительного времени большой объем (около 4000 л)
четыреххлористого углерода вблизи ядерного реактора. Затем выделялся Аг37
и очищался физическими методами. Количество его измерялось путем подсчета
рентгеновских лучей, сопровождающих процесс электронного захвата, с
помощью счетчика Гейгера с низким фоном. Очень малое число отсчетов,
обнаруженное Дэвисом (0,3 ± 3,4 отсчета в день) в последнем эксперименте
с улучшенным вариантом счетчика Гейгера эквивалентно сечению захвата
нейтрино (0Д±0,6)-10~45 см2. Это малая величина по сравнению с
теоретически предсказанным сечением а^2*10~45 см2 (на один атом и на одно
нейтрино деления) при v==v. Кроме того, мюон-ная компонента фона
космических лучей в данном эксперименте была плохо известна. Наблюденная
остаточная активность могла быть связана с мюонной активацией
космического происхождения. Таким образом, сейчас нет никаких указаний о
существовании положительного эффекта, происходящего от нейтрино из
реактора.
§ 17. РАСПАДЫ я - \i-e
Гипотеза Паули о существовании нейтрино, призванная спасти законы
сохранения в (i-распаде, играет столь же важную роль в распадах тс-ц-е, в
ц-захвате и в некоторых рас-
4 См. [103].
Нейтрино
335
падах if-мезонов. Недавно проведенные измерения спирально-стей и угловых
распределений лептонов в различных распадах убедительно свидетельствуют,
что нейтрино ядерного происхождения не отличаются от нейтрино,
возникающих в других процессах распада с участием лептонов.
Ниже мы кратко перечислим те явления в процессе распада я-р-е, которые
являются прямым следствием двухкомпонент-ности нейтрино и закона
сохранения лептонов. По аналогии с (5-распадом взаимодействие, приводящее
к р-распаду, можно записать следующим образом:
(58)
Подставим во второй ковариант двухкомпонентные функции нейтрино
\ fi (1 Уь) (1 ± Ys) 'Ы- (59)
В вариантах S, Т и Р операторы Oi коммутируют с у5 и соответствующие
члены тождественно обращаются в нуль. В вариантах V и А операторы Ot
антикоммутируют с у5, что дает
(60)
Только V- и А -взаимодействия могут быть причиной р-распада.
Мы сгруппировали волновые функции двух нейтрино в один ковариант из
соображений математического удобства. Может возникнуть утверждение, что в
один член следует собрать волновые функции нейтрино и электрона,
поскольку именно так они сгруппированы в р-распаде. Однако согласно
теореме Паули о перестановке полей [8], такого рода перегруппировки могут
привести лишь к изменению численных коэффициентов в линейной комбинации
взаимодействий. Но именно тогда, когда взаимодействие представляет собой
комбинацию V и А (бог милостив!), перегруппировки волновых функций не
меняют даже и коэффициентов:
