82. Пояснення бета – розпаду

Бета-розпад (β-розпад) — радіоактивне перетворення атомів одних речовин в інші, яке супроводжується випромінюванням електронів e- або позитронів e+. Імовірність dω

того, що під час розпаду електрон вилетить з імпульсом в інтервалі d , а антинейтрино – з імпульсом в інтервалі d , очевидно, пропорційна до добутку цих диференціалів. Однак ми повинні ще врахувати закон збереження енергії, згідно з яким імпульси і

електрона й антинейтрино пов’язані співвідношенням

W_max −W_k − ck = 0, (11.21)

де кінетична енергія електрона W_k пов’язана з його імпульсом

релятивістським співвідношенням

W_k =

W_max – верхня межа β-спектра. Через сk позначено енергію антинейтрино з

імпульсом k. Такий зв’язок отримують, якщо масу спокою цієї частини

вважати такою, що дорівнює нулю. Умову (11.21) можна врахувати шляхом

уведення у вираз для dω функції

δ(W_max −W_k − ck) (11.23)

Якби W_max, W, ck набували дискретний ряд значень, то співвідношення (11.21)

можна було б врахувати, уводячи символ Кронекера δ_Wmax ,_{W +ck} . Узагальненням

символа Кронекера на випадок неперервних змінних є введена П. Діраком δ-

функція.

83.Дослід Рейнса і Кауена по виявленню нейтрино

У 1953 р. Ф. Рейнес і К. Коуен провели перший варіант досліду, який дав хоча і позитивний, але не дуже точний результат. Повністю переконливі результати отримано К. Коуеном і групою співробітників 1956 р. на промисловому реакторі Севанна–Pівер. Ідея цього досліду зводилась дотакого. В потужний потік , що його випускали β-активні продукти поділу впромисловому реакторі (густина потоку ~ 10¹³ частинок на 1 см² за 1 с),поміщали мішені, що містили велику кількість протонів, з якими повинно

реагувати згідно з реакцією + p = n + e⁺

Мішень слугувала одночасно і сцинтилятором. У дослідах 1956 р. кількість рідкого сцинтилятора становила 10–12 т. Весь цей велетенський об’єм “проглядали” за допомогою 500 фотопомножувачів. Від нейтронів і γ-випромінювання, що його випускав у великих кількостях реактор, мішень-стимулятор захищали шар парафіну товщиною 1,5 м і шар свинцю товщиною 15 см.

Однак і такий захист не дав би змоги виявити дуже малу кількість позитронів і нейтронів, що утворювалися в досліджуваній реакції, якби невикористали техніку затриманих збігів. Сцинтилятор розмістили у вигляді трьох шарів. Верхній і нижній – це розчин терфеніли в ксилолі, а середній – розчин кадмієвої солі (пропіновокислого кадмію) в ксилолі. В тому випадку якщо в середньому шарі відбувається досліджувана реакція, то виділяються позитрони, що практично моментально зазнають гальмування, зумовлюючи спалах у “середньому поверсі”. Вони породжують два анігіляційні фотони, що через вторинні електрони спричинюють спалахи у другому і третьому

поверхах. Другий продукт реакції – це нейтрони. Початкова енергія їх близька до 1МеВ. Вони зазнають сповільнення протягом декількох мікросекунд і їх поглинає кадмій, випускаючи каскад фотонів, що,відповідно, зумовлюють спалах у всіх трьох поверхах.

Відповідна електронна схема реєструє тільки такі події, за якиходночасні спалахи виникають на всіх трьох поверхах і відділені від них певним проміжком часу. Протягом приблизно 1500-годинного експерименту виявлено близько 2 000 подібних подій. Це в 10 разів перевищило фон випадкових подій. Так достовірно виявили реакцію, зумовлювану взаємодієюз . Імовірність такої реакції з точністю до 5 % збігалася з обчисленою теоретично. Таким способом знайдено прямий доказ існування нейтрино.