к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Бета-распад нейтрона

Бета-распад нейтрона - спонтанное превращение свободного нейтрона в протон, электрон и антинейтрино, вызываемое слабым взаимодействием. Период 1119910-479.jpg полураспада свободного нейтрона. Впервые экспериментально обнаружили Б--р. н. и получили оценки периода его полураспада 1119910-480.jpg почти одновременно (1948-50) и независимо друг от друга А. Снелл (A. H. Snell) (Ок-Ридш, США), Г. Робсон (J. Robson) (Чох-Ривер, Канада) и П. E. Спивак (ИАЭ). Всего выполнено >15 измерений Т1/2 нейтрона. Наиб. точные данные получены в работе К.Кристенсена (С. Christensen) с сотрудниками (1970) (1119910-481.jpg=10,61b0,16 мин), групп Спивака (1978, T1/2=10,18b0,10 мин) и Г. Бирна (1980, Г1/2=10,82b0,21 мин).

Для определения Т1/2 нейтрона производились 2 независимых абс. измерения: определялось число актов распада нейтронов в заданной области коллимированного пучка тепловых нейтронов и измерялось число нейтронов, находящихся в этой области. При этом регистрировались либо электроны (Кристенсен), либо протоны распада (Спивак, Бирн), диапазон энергий к-рых 0-800 эВ. В работе Спивака они регистрировались спец. низкофоновым пропорциональным счётчиком, на входное окошко к-рого протоны попадали, пройдя через ограничит. диафрагмы и ускорившись до энергии 25 кэВ в сферич. фокусирующем поле (рис. 1). Число нейтронов в области распада определялось по абс. активности Au, облучённого в том же месте нейтронного пучка.

Энергетич. спектр электронов был измерен в работах Робсона и Кристенсена (1972). За исключением

1119910-482.jpg

Рис. 1. Схема опыта по измерению периода полураспада свободного нейтрона 1 - вакуумная камера; 2 - пучок нейтронов; 3, 5 - ограничительные диафрагмы, 4 - экран (экранировка внешних полей); 6 -тормозящая сетка; 7 - фокусирующие электроды; 8 - детектор протонов (пропорциональный счетчик).

некоторых отклонений в мягкой области энергий (порядка 250 кэВ, по-видимому, обусловленных ошибками измерений) в целом 1119910-483.jpg-спектр хорошо согласуется с формулой Ферми для разрешённых 1119910-484.jpg-переходов (см. Бета-распад ядер):

1119910-485.jpg (1)

Здесь 1119910-486.jpg-энергия электрона, 1119910-487.jpg-граничная энергия спектра (рис. 2). Эксперимент даёт 1119910-488.jpg 782b13 кэВ, что находится в согласии с теоретич. значением, к-рое следует из данных о массах нейтрона, атома водорода: 1119910-489.jpg = 782,318b0,017кэВ.

1119910-490.jpg

Рис. 2. Бета-спектр распада свободного нейтрона; сплошная линия - теоретическая кривая; кружки соответствуют экспериментальным значениям с учётом энергетического разрешения спектрометра.

Угловые корреляции продуктов распада. Импульсы 3 частиц, образующихся при Б--р. н., связаны друг с другом законом сохранения, и потому с учётом спина распадающегося нейтрона теоретически возможны только 4 независимые угловые корреляции. Вероятность распада свободного нейтрона в единицу времени может быть записана в виде:

1119910-491.jpg

Здесь 1119910-492.jpg - форма 1119910-493.jpg-спектра, 1119910-494.jpg- скорость электрона, 1119910-495.jpg - единичные векторы направлений вылета электрона и антинейтрино, а - константа связи между направлениями вылета антинейтрино и электрона; А характеризует связь между направлением вылета электрона 1119910-496.jpg и направлением спина распадающегося нейтрона 1119910-497.jpg; В характеризует связь между направлением вылета антинейтрино 1119910-498.jpg и спином нейтрона 1119910-499.jpg; D характеризует корреляцию между направлением спина s и нормалью к плоскости разлёта частиц.

Корреляции 1119910-500.jpg являются пространственно-нечётными, т, е. меняют знак при зеркальном отражении системы координат. Тройная корреляция1119910-501.jpg- пространственно-чётная, но является нечётной по отношению к инверсии времени (T нечётна).

Распад нейтрона и константы слабого взаимодействия. Согласно теоретич. представлениям, осн. вклад в Б--р.н. должны давать векторные (F) и аксиально-векторные (А)взаимодействия (V -А -вариант) с безмассовым продольным антинейтрино или (возможно) с почти продольным антинейтрино, обладающим весьма малой (по сравнению с электроном) массой. Однако теоретически мыслима суперпозиция ещё 3 (всего 5) вариантов слабого взаимодействия 4 фермионов - скалярного (S), псевдоскалярного (P)и тензорного (T). Выяснение вопроса о том, какие же варианты реализуются в действительности, является гл. задачей исследования бета-распада ядер и нейтрона. Наиб. надёжным путём решения этой задачи является получение точных значений констант а, А , В, D. В случае Б--р. н. интерпретация экспериментальных данных свободна от неопределённостей, порождённых неизвестными деталями структуры ядер.

Прецезионные исследования корреляции антинейтрино- электрон, проведённые в Австр. исследоват. центре в Зайберсдорфе (1975-78), дали значение а=-0,1017b0,0051. При этом измерялся спектр протонов распада, долетевших через вакуумированный канал из активной зоны реактора. Измерение констант А и В стало возможным лишь после того, как были получены мощные пучки поляризованных нейтронов (до 109 нейтр/с). Наиб. проста схема измерения константы А. Из заданной области пучка поляризов. нейтронов регистрируются электроны, летящие в нек-ром телесном угле, при 2 направлениях поляризации нейтронов - параллельно и антипараллельно оси регистрации электронов, сравнивая скорости счёта 1119910-502.jpg в этих условиях, получают т. н. величину асимметрии:

1119910-503.jpg

где 1119910-504.jpg- усреднено по регистрируемой части спектра, 1119910-505.jpg - угол между направлением поляризации нейтро-

1119910-506.jpg

Рис. 3. Схема опыта по измерению электрон-спиновой корреляции: 1 - детектор электронов (сцинтилляционная пластмасса и ФЭУ); 2 - сетка; 3 - вакуумная камера; 4 - пучок поляризованных нейтронов; 5 - сферический электрод ( + 25 кВ); 6 -малая сферическая сетка; 7 - детектор протонов (CsI и ФЭУ): 8 - экран; 9 - коническая сетка (+28 кВ); 10 - диафрагма, выделяющая рабочую область нейтронного пучка.

нов и импульсом регистрируемого электрона, К - коэф. поляризации нейтронного пучка.

В действительности картина усложнена наличием фона от электронов, не связанных с распадом нейтрона. Это вынуждает включать детектор электронов на совпадения с детектором протонов распада. При этом, однако, в асимметрию может внести заметный вклад угловая корреляция антинейтрино-спин, к-рая в 10 раз сильнее измеряемой. В работах ИАЭ установка конструировалась так, чтобы обеспечить собирание всех протонов, образующихся при Б--р. н., что исключало влияние корреляции антинейтрино-спин (рис. 3). Результат этих работ: А =-0,114b0,005. Аналогичные исследования, проведённые в Аргонской лаборатории (США), дали: А =- 0,113b0,006.

Для константы В получены значения: В = 1,01b0,05 (США) и B =+0,955b0,035 (СССР). Корреляция 1119910-507.jpg - объект поиска нарушения Т-чётности в слабых взаимодействиях. Всего выполнено 6 измерений константы D. Наиб. точные дали: D =+0,0022b0,0030 (СССР) и D = -0,0011b0,0017 (Гренобль, Франция). Эти результаты свидетельствуют об отсутствии искомого эффекта E пределах погрешности измерений.

Полученные при исследовании распада поляризов. нейтронов значения констант А и В позволили сделать однозначный выбор в пользу V-A-варианта теории. Хорошим тестом является соотношение 1+A=B+a, к-рому должны удовлетворять данные в случае чистого V-A-варианта. Однако имеющиеся данные пока ещё не исключают (в пределах ошибок измерений) наличия в гамильтониане слабого взаимодействия членов скалярного или тензорного типа, а лишь накладывают ограничения на константы G соответствующих слабых 4-фермионных взаимодействий: GS/GV<0,3 и GT/GA<0,15.

Характер эксперимента

Экспериментальная группа

Год

1119910-508.jpg

1. Измерение T1/2

К. Кристенсен и др. (РИСО, Дания)

1972

1,244b0,011

2. "

П. E. Спивак и др. (ИАЭ, СССР)

1978

1,276b0, 008

3. "

Г. Бирн и др. (Франция)

1980

1,230b0,015

4. Измерения константы А

P. Доброземский и др. (Зайберсдорф, Австрия)

1978

1,259b0,017

5. "

В. Крон, Дж. Ринго (Аргонн, США)

1975

- 1,254b0,018

6. "

Б, Г. Ерозолимский и др. (ИАЭ, СССР)

1978

- 1, 257b0,013

B рамках V-А -теории данные экспериментов по Б--р. н. дают возможность определить относит. вклады векторного и аксиально-векторного членов в гамильтониане слабых взаимодействий. Константа 1119910-509.jpg является фундаментальной величиной. Она может быть вычислена из данных о коэф. а, А, В и значения периода полураспада нейтрона. В табл. приведены значения 1119910-510.jpg, соответствующие наиб. точным измерениям T1/2 нейтрона и констант а и А (константа В известна с недостаточной точностью).

Отсутствие Т-нечётной корреляции (D=0)в пределах погрешностей измерения может быть также записано в форме, отражающей свойства константы1119910-511.jpg. Если константу 1119910-512.jpg записать в виде комплексного числа1119910-513.jpg1119910-514.jpg , то чистому V-А -варианту соответствует фазовый угол 1119910-515.jpg=180°. Несохранение T-чётности означало бы отклонение этого угла от 180°. Результаты приведённых выше измерений1119910-516.jpg, полученных в ИАЭ и в Гренобле, соответствуют след. значениям угла 1119910-517.jpg: 1119910-518.jpg= 179,71°b0,39; 1119910-519.jpg=180°, 14b0,22.

Литература по бета-распаду нейтрона

  1. By Ц. С., Mошковский С. А., Бета-распад, пер. с англ., M., 1970;
  2. Александров Ю. А., Фундаментальные свойства нейтрона, 2 изд., M., 1982;
  3. Ерозолимский Б. Г., Бета-распад нейтрона, "УФН", 1975, т. 116, с. 145.

Б. Г. Ерузолимский

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution