Схема опыта Аллена изображена на рисунке. Источник S представ- лял собой платиновую пластинку, на которую был нанесен тонкий слой бериллия-7. Энергия EK, вы-

деляющаяся в процессе e-захвата, равна:

EK = Eсв(7Li3) - Eсв(7Be4) + mp - mn + me = 0.86 Мэв.

Зная EK, по формуле (34.4) легко вычислить кине- тическую энергию ядра лития: получается 57 эв. Этой энергии достаточно для того, чтобы ион ли- тия вылетел из пластинки; его надо зарегистриро- вать и измерить его энергию. Для этого в опыте Аллена использовалась система из двух сеток С1 и С2 и детектор (счетчик Гейгера).

Между источником S и сеткой С1 создавалось ус- коряющее напряжение 100-200 В, между сетками С1 и С2 - переменный задерживающий потенциал, а между сеткой С2 и детектором - ускоряющий по- тенциал 3.6 кВ. Ионы лития втягивались сеткой С1 в пространство между сетками, тормозились в этом пространстве, а те ионы, которым хватало энергии преодолеть задерживающий потенциал между сетками, пролетали сквозь сетку С2 и ре- гистрировались детектором. Анализируя зависи- мость скорости счета детектора от задерживаю- щего потенциала между сетками, можно опреде- лить максимальную энергию ядер лития; она ока- залась равной 56.6 1 эв, что очень хорошо сог- ласуется с теоретической оценкой 57 эв.

Прямой опыт по обнаружению нейтрино был осу- ществлен в 1953 году Ф.Рейнесом и К.Коуэном (Rei- nes F., Cowan C., США), после того, как были постро- ены ядерные реакторы, являющиеся мощными ис- точниками нейтрино. Поток антинейтрино составляет (вблизи реактора за толстой стеной, защищающей от нейтронов и гамма-квантов, но легко проницаемой для нейтрино) примерно 1019 частиц на 1см2 в секун- ду. В эксперименте Рейнеса и Коуэна регистрирова-

которую можно рассматривать как реакцию, обрат- ную распаду нейтрона. (Эта реакция возможна, если энергия антинейтрино превышает 1.8 Мэв - на эту величину масса нейтрона и позитрона превышает массу протона).

Установка содержит баки- детекторы 1 и 2 объемом по 1400 литров, заполнен- ные жидким сцинтиллято- ром с высоким содержани ем водорода и обогащен- ные водным раствором соли кадмия CdCl2. Для

защиты от нейтронного и гамма-излучения уста- новка была заключена в свинцово-парафиновый экран 6 и помещена глубоко под землю; там она и облучалась потоком антинейтрино от ядерного реактора.

Позитрон, возникающий в результате реакции (34.5) через короткое время (по- рядка 10-8 с) аннигилиро- вал с электроном с обра- зованием двух гамма- квантов, которые регист- рировались ФЭУ, вклю-

ченными в схему совпадений (два нижних ФЭУ на рисунке). Нейтрон, возникавший в той же реакции, замедлялся в результате столкновений с протона- ми и примерно через 10 мксек поглощался кадми- ем с испусканием гамма-квантов, которые также регистрировались ФЭУ.

Сигналы с ФЭУ с помощью электронной аппарату- ры 4 подавались на вход двухлучевого осциллог- рафа 5. Критерием было появление двух скорре- лированных импульсов, сдвинутых по времени на10 мксек (время движения нейтрона). Бак-детек- тор 2, включенный на антисовпадения с детекто- ром 1, предназначался для регистрации (и отсече- ния) фона космических лучей, которые могли про- никнуть сквозь экран 6. В процессе длительной (около 1400 часов, т.е. около полугода) работы ус- тановки регистрировались примерно 3 события в час. Для повышения точности была проведена се- рия калибровочных измерений.

Нейтрино и антинейтрино

Т.к. нейтрино не имеет электрического заряда, то заранее не очевидно, что у нейтрино есть анти- частица. Проверить это можно только экспери- ментально. Идея опыта заключается в следую- щем. Известно, что изотоп аргон-37 является бета-радиоактивным: он испытывает e-захват с периодом полураспада ок. 35 суток:

При e-захвате образуется нейтрино, а при элект- ронном распаде - антинейтрино. Если нейтрино и антинейтрино тождественны, тогда при облу- чении мишени, содержащей ядра хлора-37 как потоком нейтрино, так и потоком антинейтрино возможна обратная реакция - образование ядер аргона-37:

Опыт был впервые поставлен Девисом (Davis R., 1955 г), а затем повторен в 1956, 1957 и 1959 гг с последовательным улучшением точности экс- перимента.

В качестве хлорной мишени был использован че- тыреххлористый углерод объемом 117 000л. В ре- зультате было обнаружено, что реакция (34.7) под действием нейтрино действительно идет, а анало- гичная реакция под действием антинейтрино:

не наблюдается. Различие между нейтрино и ан- тинейтрино выражается сохраняющимся лептон- ным зарядом Le. У нейтрино, так же как у электро- на, заряд Le = +1, у антинейтрино и у позитрона, Le = –1. Поэтому при электронном распаде вместе с электроном рождается антинейтрино, а при позит- ронном - нейтрино, так что суммарный заряд Le остается равным нулю. При электронном захвате исчезает электрон и рождается нейтрино, поэтому заряд Le остается равным 1.