Предыдущая страница реферата | 8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18 | Следующая страница реферата

Сейчас экспериментаторы пытаются обнаружить безнейтринный процесс, идущий со временем жизни 1021 - 1022 лет. (В области Т1/2< 1021 лет его уже не обнаружили.) А это значит, что в 1 грамме исходного вещества может происходить 1 распад за несколько лет. Как зарегистрировать такие активности?

Есть два способа, принципиально отличающиеся друг от друга. Пер- вый, косвенный, носит название геологического. В нем исходным матери- алом является минерал, содержащий изотоп, способный претерпевать 2[pic]- распад (Z,N). Физикам необходимо обнаружить в этом минерале атомы продукта распада (Z+2, N-2), накопившиеся там за миллиарды лет. Чтобы это сделать, надо, чтобы дочернее вещество возможно легче отделялось от материнского.
Такому требованию удовлетворяют инертные газы, поэтому в геологических экспериментах исследовались переходы 128Te [pic] 128Xe, 130Te [pic]
130Xe, 82Se [pic] 82Kr.

Расскажем об одном из опытов, которые провела группа Т. Кирстена
(США). Они взяли образцы теллуровой руды из глубинной шахты в Колорадо, чтобы иметь дело с веществом, подвергшимся как можно меньшему воздействию космических лучей. Затем несколькими методами определило и возраст образца.

Он оказался равным около 1,3 млрд. лет. Следующий шаг - измельчение образца, выделение из него газов и исследование их на масс спектрографе. При определении изотопного состава Xe выяснилось, что содержание изотопа 130Xe в десятки раз превышает обычное его содержание для атмосферного ксенона. Авторы рассмотрели все возможные процессы и реакции, которые могли бы привести к аномальному повышению концентрации
130Xe, и пришли к выводу, что, единственным разумным объяснением его избытка, остается 2[pic]-распад. Проанализировав возможные потери газа за период существования образца, они определили период полураспада теллура-130: Т1/2 130Te = (2,60[pic]0,28)*1021 лет. Другие исследовательские группы дали близкие цифры.

Существование двойного [pic]- распада было подтверждено, но какого именно - двухнейтринного или очень подавленного безнейтринного, - этого

- 36 -

опыты пока показать не могли. Вопрос о механизме распада в геологических экспериментах остается открытым.

Ответ на него мог быть получен только в прямых экспериментах (второй способ), в которых наблюдались продукты распада. Как уже отмечалось, если бы сумма энергий двух зарегистрированных электронов была постоянной и равной энергии, выделяемой при распаде, это указывало бы на существование безнейтринного процесса и нарушение закона сохранения лептонного заряда.
Прямые опыты проводились с самыми различными типами детекторов: камерой
Вильсона, фотоэмульсиями, искровой камерой, сцинтилляционными и полупроводниковыми счетчиками.

Наиболее интересными являются работы миланской группы (группы
Фиорини), в Международной лаборатории космических лучей, проведенные с использованием полупроводникового счетчика для исследования перехода 76Ge
[pic] 76Se. (Рис. 5).

Основной частью полупроводникового счетчика является p - n переход.
Свободных электронов здесь мало и в отсутствие ионизирующего излучения течет только малый тепловой ток. Тем меньший, чем больше сопротивление полупроводника, которое зависит от чистоты материала и от температуры кристалла. При прохождении заряженной частицы, она ионизирует атомы и в p - n - переходе появляются свободные заряды. Поле "растягивает" их в разные стороны, и возникающий при этом электрический сигнал может быть зарегистрирован. Самым привлекательным свойством полупроводниковых счетчиков является возможность очень точно определять энергию, потерянную частицей в области p - n перехода, т.е. хорошее энергетическое разрешение.
Основной недостаток таких детекторов - малое количество вещества в чувствительном объеме.

Рис.5. Схема установки используемой лионской группой.

- 37 -

Под высочайшим из альпийских пиков - Монбланом - проложен туннель длиной почти двенадцать километров, соединяющий Италию и Францию. На расстоянии четырех километром от итальянского выхода из туннеля рас- положена Лаборатория космических лучей. Сверху ее защищает около двух километров горных пород или около 4000 метров водного эквивалента.

Такая мощная защита в миллионы раз ослабляет поток космических мюо- нов.

Внешняя защита - парафин - замедляет быстрые нейтроны, рождающиеся при взаимодействии мюонов с веществом или связанные с распадом естественных радиоактивных элементов. Дальше идет слой кадмия - "абсолютно черный", т.е. полностью поглощающий медленные нейтроны. Против гамма - квантов ведет борьбу защита из свинца. Сначала слой обычного свинца, но в нем самом могут быть загрязнения от примесей урана или тория. Кроме того, с развитием атомной промышленности и атомных испытаний многие материалы оказались "зараженными" радиоактивностью. Для человека эта радиоактивность совершенно не заметна - она в сотни и тысячи раз меньше естественного фона, но для таких низкофоновых установок она может оказаться опасной. Поэтому внутренний слой свинца специальный - с низким уровнем радиоактивности. Последний слой пассивной защиты - слой многократно очищенной перегонкой ртути. И, наконец, сердце установки - германиевый детектор.

Через хладопровод низкая температура от дюара с жидким азотом передавалась на кристалл германия. Этот кристалл выполнял двоякую роль. С одной стороны, он служил детектором образующихся электронов, а с другой
- их источником. Дело в том, что в природном германии содержится около
7,5 % германия с атомным весом 76. Он может переходить в селен-76 с излучением двух электронов (в случае безнейтринного распада их суммарная энергия равна 2МэВ).

Для опытов был выращен уникальный по величине и чистоте кристалл объемом 68 см3. Он обладал великолепным энергетическим разрешением. В своих работах группа Фиорини приводит энергетический спектр зарегистрированных событий - многочисленные пики от различных радиоактивных элементов. Но в области 2 МэВ - там, где на равномерное распределение фоновых импульсов должен был наложиться "пик" от двух электронов с суммарной энергией 2,045
МэВ при общем времени наблюдения в 187 суток, никаких пиков не наблюдалось. Это дало возможность

- 38 -

утверждать, что если двойной безнейтринный распад и происходит, то с временем жизни, превышающим 5 * 1021 лет.

К каким же выводам это приводит?

Как уже отмечалось, на безнейтринный двойной [pic]- распад может быть наложен двойной запрет: законом сохранения лептонного заряда и полной поляризацией нейтрино (двухкомпонентной теорией).

Предположим, что лептонный заряд не сохраняется, и все отличие
[pic]е и [pic]e только в их поляризации. Тогда существование малой массы нейтрино могло бы внести деполяризацию и обусловить малую, но не нулевую вероятность безнейтринного [pic] - распада. Какой минимальной массе соответствует Т1/2 < 5*1021 лет? Теоретики оценивают ее весьма приближенно, как ~10 эВ. Это значение находиться как раз в наиболее
"горячей" области (результаты группы ИТЭФ дают значения 14 - 26 эВ).

Эксперименты по поиску безнейтринного двойного [pic] - распада продолжаются.

- 39 -

6. ЗЕМНЫЕ И КОСМИЧЕСКИЕ НЕЙТРИНО

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: дипломы курсовые, конспект урока изложения.





Предыдущая страница реферата | 8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18 | Следующая страница реферата