Cтраница 2
Сплошной спектр р-лучей представлял большие трудности для понимания до тех пор, пока Паули ( 1931) не предположил существования нейтрино, а Ферми ( 1934) не развил нейтринную теорию р-распада, в которой выполнялись законы сохранения энергии и импульса. Было выяснено, что линейчатый спектр ( 3-лучей имеет вторичное происхождение, а именно благодаря выбиванию электронов из электронного облака - лучами, испускаемыми ядром. [16]
Замечу, кстати, что когда я пришел к Ландау в начале 1934 года, то первым докладом, который я слушал на его семинаре, был доклад о работе Ферми, посвященный теории р-распада. [17]
Однако следует иметь в виду, что такое сравнение предполагает, что условия превращения нуклона в ядре и в свободном состоянии приблизительно одинаковы. Это оправдывается не во всех вариантах теории р-распада, эквивалентных в отношении формы спектра разрешенных переходов. Именно в псевдоскалярном варианте теории взаимодействие нуклонов с электронно-нейтринным полем мало при малых скоростях тяжелых частиц. Так как энергия отдачи при распаде свободного нейтрона мала по сравнению с кинетическими энергиями нуклонов в ядре, то вероятность Р - распада нейтрона оказывается значительно уменьшенной по сравнению с вероятностью р-распада ядра с одинаковой границей р-спектра. [18]
Итак, пока следует признать, что наши сведения о процессе [ 3-распада еще недостаточны даже для однозначной формулировки его теории. Следует подчеркнуть, что анализ экспериментальных фактов производится на основании первого приближения теории р-распада. Оправданием этого служит малость константы взаимодействия. [19]
Поэтому теория этих процессов естественно разделяется на две существенно различные части: теорию р-распада отдельного нуклона и теорию влияния структуры ядра на распад свободного нуклона. Первая часть входит в состав общей теории слабых взаимодействий. Вторая часть тесно связана с теорией структуры ядра. [20]
Наверное, Милликен считал, что существование нейтрино не доказано. Он в 1935 году был человек уже не молодой, по профессии экспериментатор; изучение теории р-распада и размышления о степени ее убедительности вряд ли были для него естественным делом, а прямых доказательств существования нейтрино тогда не было. [21]
В письме участникам семинара в Тюбингене ( Германия) Паули высказал гипотезу о существовании новой электрически нейтральной сильно проникающей частицы ( нейтрона) со спином 1 / г. В - распаде с каждым электроном испускается такой нейтрон, причем сумма энергий электрона и нейтрона постоянна. Оставался вопрос: как удерживается Н, в ядре. Fermi) теории р-распада [ при этом Ферми предложил называть частицу Паули уменьшительно от нейтрон - нейтрино ( итал. [22]
За время, прошедшее с момента выхода этой книги в США, теория ( 3-распада существенно изменилась в связи с открытием нарушения закона сохранения четности при слабых взаимодействиях. Новая ситуация в теории р-распада кратко изложена в примечаниях к переводу. [23]
Автор очень настаивает, что великий проект Демокрита наконец осуществлен и настоящие атомы найдены. По-видимому, Мил-ликен считает очевидным, что это и есть перечисленные частицы. Почему-то ничего не говорится о нейтрино, хотя книга вышла в 1935 году, когда работы Ферми по теории р-распада уже существовали. [24]
В § 5 было определено понятие четности частицы или системы частиц и на примере волновой функции, удовлетворяющей уравнению Шредингера, показано, что четность изолированной системы сохраняется. Для электромагнитных и сильных ядерных взаимодействий закон сохранения четности был проверен экспериментально. Что касается слабых взаимодействий типа р-распада, то казалось, что и здесь нет оснований сомневаться в его справедливости, так как теория р-распада, построенная в предположении выполнения закона Сохранения четности, во многом подтверждается на опыте. [25]
Паули ( 1930 г.) выдвинул гипотезу, согласно которой радиоактивное ядро одновременно с электроном испускает ненаблюдаемую частицу, иначе сплошной спектр означал бы нарушение закона сохранения энергии. Теоретически были предсказаны также основные свойства этой частицы - электрическая нейтральность и ничтожно малая масса. Ферми ( 1934 г.) опубликовал количественную теорию Р - распада, в которой строго доказал необходимость существования элементарной частицы - нейтрино ( по итальянски маленький нейтрон), предсказанной ранее Паули Теория р-распада предсказывала необычайную проникающую способность для нейтрино. [26]
Первая из них с массовым числом 40 имеет важное значение для геофизики. Атмосферный аргон является результатом захвата / С-электрона ядром К40 и последующего распада с образованием Аг40 в возбужденном состоянии, энергия которого относительно основного состояния равна 1 5 Мэв. Вероятность К-захвата составляет около 1 / 12 вероятности [ З - распада ядра Са40 с парциальным временем жизни около 1 4 - 109 лет. Энергия, выделяющаяся из этого естественного радиоактивного элемента в горных породах, далеко не так мала по сравнению с энергией, выделяемой тяжелыми элементами; благодаря своему сравнительно малому времени жизни и относительно большой распространенности калий должен был выделить много тепла на ранних стадиях геологической истории Земли. Теория р-распада способна дать хорошее объяснение большому времени жизни и соотношению между / С-захва-том и электронным распадом. [27]
Теория р-распада отдельного нуклона строится на основе математического аппарата квантовой теории поля, поскольку с помощью этого аппарата можно описывать процессы рождения и поглощения частиц. В квантовой теории поля, как и в нерелятивистской квантовой теории, конкретный вид взаимодействия полностью определяется заданием оператора Гамильтона. Соответствующий математический аппарат очень сложен. Из условий релятивистской инвариантности для полного, определяющего р-рас-падные явления оператора Гамильтона получается выражение, состоящее из довольно большого, но конечного числа слагаемых определенного вида с неизвестным численным коэффициентом при каждом слагаемом. Эти численные коэффициенты могут быть определены только из сравнения предсказаний теории с экспериментальными данными. Для этого следует использовать разрешенные переходы, в которых слабо сказывается влияние структуры ядра. Укажем, какого рода эксперименты нужны для решений этой задачи. Отличия, как их называют, различных вариантов Р - распада проявляются прежде всего в том, что каждый вариант характеризуется своим отношением числа электронно-антинейтринных ( или позитронно-нейтрин-ных) пар, вылетающих с параллельными и антипараллельными спинами. Поэтому существенную информацию о вариантах Р - распада дает изучение относительной роли фермиевских и гамов-теллеровских переходов. За счет релятивистских поправок это угловое распределение оказывается неизотропным, причем коэффициент анизотропии мал, но различен для разных вариантов распада. Измерения корреляций очень трудны, так как приходится регистрировать по схеме совпадений ( см. гл. Наконец, для однозначного установления варианта р-распада нужны эксперименты типа опыта By. Тем самым вся теория р-распада определяется всего лишь двумя опытными константами - коэффициентами при этих двух слагаемых. При этом существенно, что эти две константы определяют не только р-распадные процессы, но и все другие процессы слабых взаимодействий ( см. гл. [28]