Экспериментальное исследование угловых корреляций в полулептонных процессах

• Автор: Егоров, Вячеслав Георгиевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Оглавление

* 1 Введение

1.1 Общая постановка задачи (проблемы Стандартной Модели слабых взаимодействий и возможность их решения в корреляционных экспериментах)

1.2 Цель данной работы (экспериментальная программа АпСог)

1.3 Краткое содержание работы

2 Исследование угловых корреляций в /3-распаде (с-захвате)

2.1 Описание различных типов корреляций

2.2 Исследование угловой (/3-м) корреляции в /3-распаде

2.2.1 Обзор сложившейся экспериментальной ситуации

2.2.2 Общая идея проводимых экспериментов

2.2.3 Проведение методического off-line эксперимента с ядром 24Na

2.2.4 Проведение методических on-line экспериментов с твердыми мишенями
2.2.5 Проведение on-line эксперимента с ядром 18Ne в твердой мишени В
2.2.6 Проведение тестовых on-line экспериментов с ядром 140 в газовых мишенях
2.2.7 Проведение on-line эксперимента с ядром 140 в газовой мишени СО
2.2.8 Проведение on-line эксперимента с ядром 18Ne в газовой мишени 02
2.2.9 Разработка будущих on-line экспериментов с /3-задержанными протонными излучателями
2.2.10 Проведение off-line эксперимента с ядром 24Na в монокристалле NaCl
2.3 Исследование (7-м) корреляции в б-захвате
2.3.1 Обзор предшествующих экспериментов
2.3.2 Проведение эксперимента с поляризованным ядром 56Со
2.3.3 Планируемые эксперименты с поляризованными ядрами
2.3.4 Планируемый эксперимент с комптоновским поляриметром

3 Исследование угловых корреляций в ядерном д-захвате
3.1 Описание общего вида корреляций
3.2 Исследование корреляций в разрешенном /(-захвате
3.2.1 Чувствительность разрешенного д-захвата к индуцированному псевдоскалярному взаимодействию
3.2.2 Проведение ’’сверхтонких” экспериментов с 10'ИВ
3.2.3 Разработка и проведение первого эксперимента с Si мишенью
3.2.4 Проведение второго эксперимента с Si мишеныо
3.2.5 Дополнительные экспериментальные и теоретические работы
3.2.6 Обобщение результатов по /(-захвату в 28Si
3.3 Исследование корреляций в д-захвате первого запрета
3.3.1 Чувствительность д-захвата первого запрета к Скалярному взаимодействию
3.3.2 Проведение тестового эксперимента с кислородной газовой мише-
т пью

3.3.3 Проведение основных измерений с кислородной мишенью
3.4 Планируемые новые эксперименты по угловым корреляциям в /1-захвате
4 Заключение.
4.1 Результаты работы
4.2 Апробация работы (публикации, доклады)
4.3 Благодарности

1 Введение
1.1 Общая постановка задачи (проблемы Стандартной Модели слабых взаимодействий и возможность их решения в корреляционных экспериментах)
Согласно [1], слабое взаимодействие может, в принципе, состоять из пяти независимых взаимодействий, отличающихся друг от друга своими свойствами пространственной симметрии и называнных Скалярным (5), Векторным (V), Аксиальным (А), Тензорным (Т) и Псевдоскалярным (Р). Формально это соответствует тому, что релятивистски-инвариантный гамильтониан слабого взаимодействия
п* = ^ £ (фр °-ф») (ф. о{ (с,- + сы ф„) + и.с. (1)
представляет собой линейную комбинацию пяти операторов О;, описывающих перечисленные взаимодействия и связанных с помощью десяти (вообще говоря, комплексных) констант связи С; и С[, причем штриховннные и нештрихованные константы отвечают нарушению и сохранению пространственной четности, соответственно.
Что можно сказать об относительном вкладе различных взаимодействий (иначе говоря - о величине констант связи С; и С')?
Сразу же после открытия Ц.Ву [2] в 1957 году несохранения четности в /1-распаде 60Со, начался буквально экспериментальный бум в исследовании слабых взаимодействий. Проведенные к этому времени многочисленные опыты по измерению формы разрешенных /9-спектров указывали на отсутствие (или, по крайней мере, на близость к нулю) так называемых фирцевских членов, обусловленных интерференцией между V и Я (А и Т) взаимодействиями в фермиевских (гамов-теллеровских) распадах. Одновременно, измерения спиральности /1-частиц показали, что она отрицательна для электронов и положительна для позитронов. Из всего этого следует, что в природе реализуются (или, по крайней мере, существенно доминируют) только два взаимодействия: (5, Т) в том случае, если нейтрино правое, или (V, А) - если оно левое. Опыты по угловым бета-нейтринным и спин-нейтринным корреляциям указывали на то, что справедливо второе из этих утверждений.
На основании этих, а также многих других экспериментальных фактов и теоретических посылок, был выдвинут ряд гипотез, налагающих существенные ограничения на величину констант связи и составляющих основу общепринятой в настоящее время Стандартной Модели электрослабых взаимодействий (СМ):
• Гипотеза о временной (или Т-) инвариантности, что по СРТ-теореме Людер-са и Паули равносильно сохранению комбинированной СР-четности, соответствует тому, что все константы связи являются действительными:
1т(С{) = /гп(С') = 0. (2)
• Гипотеза о двухкомпонентности нейтрино означает равенство (с точностью до знака) штрихованных и нештрихованных констант:
• Если считать движение газа турбулентным (пессимистический вариант), то в каждом объемном элементе газовой системы происходит полное перемешивание поступающего газа с ранее находившимся. Поэтому для уменьшения потерь активности при ее транспортировке от облучения к измерению необходимо минимизировать все промежуточные объемы (включая облучаемый объем) по сравнению с объемом пузырька.
Балластный резервуар (~ 5 л) для хранения газа-мишени и распада долгоживущей активности
Рис. 15: Конструкция проточной газовой мишени. К1, К2 - компрессоры; Б-дебитметр; М - манометр; Г - механический фильтр; \г - входное окно; В - пузырек.
Конструкция разработанной нами проточной газовой мишени, удовлетворяющей этим требованиям, показана на Рис. 15.
Газ из балластного резервуара с помощью газового компрессора13 К1 через конический трубчатый дебитметр П поступает на облучение в собственно мишень. Корпус мишени представляет собой полый цилиндр из нержавеющей стали внутренним диаметром 1 см. Ионный пучок от ускорителя проходит через тонкое входное окно (никелевая фольга толщиной 13 микрон, герметично приваренная к корпусу мишени) и облучает газ, заполняющий объем мишени при атмосферном давлении. Эффективная толщина мишени может регулироваться без нарушения герметичности в пределах от 3 до 11 см с помощью плунжера-заглушки.
Облученный газ по капилляру диаметром 2 мм и длиной 70..80 см пропускается через лабораторный тонкий фильтр Е, минует пассивную защиту от нейтронов и
13В качестве компрессора в данной системе нельзя использовать перстальтические или иные насосы со стабильной скоростью потока, так как в случае аварийного перекрытия выходного капилляра они могут недопустимо увеличить давление в пузырьке, что приведет к его разрушению. Насосы же мембранного типа, хотя и не стабилизируют газовый поток, но зато в случае закупорки капилляра просто работают вхолостую и потому более безопасны. В этом и последующих экспериментах мы использовали (после небольшой доработки) мембранные воздушные насосы нескольких типов, предназначенные для подачи воздуха в бытовые аквариумы.