Устройство для измерения тройных угловых корреляций при бета-распаде

 

Изобретение относится к экспе- |)имеитальной ядерной физике низких энергий. Целью изобретения является получение информации о нарушении комбинированной четности в бета-распаде . Изобретение представляет собой эксперимент по поиску нарушения указанной четности с использованием новой методики - применения перестраиваемого импульсного или непрерывного лазера с поляризованньм излучением, бета-спектрометра и системы регистрации резонансного возбуждения атомов отдачи на основе световода и фотоумножителя . Обнаружение указанного нарушения четности становится возможным благодаря определенному расположению осей коллиматора бета-спектрометра и лазерного излучения, а также определенной настройке лазера. По предварительным оценкам, статическая точность сравнима с точностью в других подобных экспериментах. Однако изобретение позволяет значительно расширить диапазон исследуемых ядер в область тяжелых ядер и ядер с нулевым начальным спином, а также исключить трудоемкий процесс поляризации распадающихся ядер. 8 ил. W

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Д11 G О! Т 1/29

Ж"

I )д

Б ::.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3861878/24-25 (22) 07.03.85 (46) 23.01.87. Бюл. ¹ 3 (71) Объединенный институт ядерных исследований (72) В.Г,Егоров (53) 539.163.3(088.8) (56) Johnson С.Н. et al. Precision

Measurement of Recoil Energy Spectrum from the decay of Не . — Physical Review, 1963, ч. 132, р.1149.

Григорьев В.К. и др. Измерение угловой — 3 корреляции при бетараспаде свободного нейтрона. — Ядерная физика, т.б, 1967, с. 329.

Авторское свидетельство СССР

И 1257727, кл. G 01 Т 1/36, 25.12.84. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ TPOAHbIX УГЛОВЫХ КОРРЕЛЯЦИЙ ПРИ БЕТА-РАСПАДЕ (57) Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике низких энергий. Целью изобретения является получение информации о нарушении,.SU„,,12 5420 А1

Г комбинированной четности в бета-распаде. Изобретение представляет собой эксперимент по поиску нарушения указанной четности с использованием новой методики — применения перестраиваемого импульсного или непрерывного лазера с поляризованным излучением, бета-спектрометра и системы регист- рации резонансного возбуждения атомов отдачи на основе световода и фотоумножителя. Обнаружение указанного нарушения четности становится возможным благодаря определенному расположению осей коллиматора бета-спектрометра и лазерного излучения, а также определенной настройке лазера. По предварительным оценкам, статическая точность сравнима с точностью в других подобных экспериментах, Однако изобретение позволяет значительно расширить диапазон исследуемых ядер в область тяжелых ядер и ядер с нулевым начальным спином, а также исключить трудоемкий процесс поляризации распадающихся ядер. 8 ил.

1285420

На фиг.2-6 показаны Р„ — импульс бета-частицы от i-го распада (i=1, 2,3...); q; — импульс нейтрино от

i-ro распада, R, — импульс ядра отдачи от i-ro распада; (Р;, q,.J — векторное произведение Р и q ; T —спин ядра отдачи; 6 " — лазерное излучение с правой круговой поляризацией; (э — лазерное излучение с левой круговой поляризацией.

Устройство содержит радиоактивный источник 1, помещенный в вакуумную камеру. напротив бета-спектрометра 2 с колиматором 3. Перестраиваемый лазер 5 с компенсатором б расположен так, чтобы его ось образовывала прямой угол с осью коллиматора 3, но не пересекалась с ней. Такое взаимное расположение перечисленных элементов поясняется на фиг.l условной секущей плоскдстью, проведенной через источник 1 и ось коллиматора 3. Напротив источника 1 и зоны, облучаемой лазеpQM 5, помещена система 7 регистрации резонансного возбуждения, представляющая собой, например, фотоумножитель со световодом. Выход системы

? и бета-спектрометра 2, а также вход

55

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике низких энергий и может быть использовано. для изучения природы взаимодействия и для поиска нарушений комбинированной четности при:бета-распаде.

Цель изобретения — получение информации о нарушении комбинированной четности при бета-распаде путем измерения тройных спин-бета-нейтринных угловых корреляций.

На фиг.l показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2-6— различные возможные положения импульсов бета-частицы, ядра-отдачи и нейтрино; на фиг.7 и 8 — примеры выполнения блока управления при использовании соответственно импульсного или непрерывного лазеров.

Устройство содержит радиоактивный источник 1, бета-спектрометр 2, коллиматор 3, условную секущую плоскость 4, перестраиваемый лазер 5, компенсатор 6, систему 7 регистрации резонансного возбуждения и систему 8 управления. Вакуумная камера, в,которую помещен источник 1 и в которой происходит движение исследуемых частиц, не показана.. лазера 5 подключены к системе 8 управления. устроиство работает следующим образом.

При бета-распаде в источнике спектрометр 2 регистрирует только те бета-частицы, которые проходят через коллиматор 3 и, следовательно, имеют вполне определенный в пространстве импульс Р. 1!ейтрино и ядро отдачи при этом могут вылетать в любом направлении (фиг.2), но в силу закона сохранения импульса все три вектора Р;, q; и R! (где R; — импульс ядра отдачи для i-го распада) лежат в одной плоскости. Из всего множества таких плоскостей выделяется только одна плоскость, перпендикулярная оси лазера (фиг.3). Это достигается настройкой лазера на длину волны, соответствующую нулевому доплеровскому сдвигу оптических линий частицы отдачи (атома или иона), т.е ° нулевой скорости частицы отдачи в направлении на лазер. Такие частицы отдачи резонансно .возбуждаются лазерным излучением и затем регистрируются системой 7 (фиг.l), например, по резонансной флуоресценции. Система 8 (фиг.l) обеспечивает при этом режим совпадений с- бетачастицей. Таким образом, устройство регистрирует лишь те бета-распады, для которых вектор Р! направлен по оси коллиматора 3 в сторону спектрометра 2, а векторы q и 7;: лежат в плоскости 4 (фиг.3), т.е. распады, для которых векторное произведение (Р;, q.;) параллельно оси лазера. Для опредепения знака величины (1 ;, использовано то обстоятельство, что оси лазера 5 и коллиматора 3 не пересекаются: на фиг.4 лазер 5 сдвинут вправо от оси коллиматора 3. При этом в лазерный луч попадают только те ядра отдачи, для которых R! направлен ьправо (i=1 на фиг.4), т.е. вектор (Р;, с ;) направлен вверх; те же ядра, для которых вектор (Р1, q1) направлен вниз (i=2 на фиг.4), дви/ жутся влево и просто не попадают под

1 действие лазерного излучения, а потому и не регистрируются. Благодаря компенсатору 6 лазерное излучение имеет круговую поляризацию и по оптическим правилам отбора взаимодействует преимущественно с теин части1 -е цами отдачи, спин которых I направз 1?854?О пен по ходу луча (для б -поляризации, фиг.6) или навстречу лучу (для

6 -поляризации, фиг.5). Таким обра+ зом, поскольку направления Луча и вектора (P, q 1 для регистрируемых распадов совпадают (фиг.5 и 6), оба они направлены вертикально вверх, устройство регистрирует в случае

6 -поляризации лишь те распады, для которых спин и вектор (Р, q 1парал- 10 лельны, т.е. (I, % P, q) ) >О, а в случае б -поляризации — те распаФ ды, для которых I и 1Г, с 1 антипараллельны, т.е. (I, (P, q 1) c0.

Исследовав равное число бета-рас- 15 падов для двух противоположных видов поляризации, определяют относительную разницу в количестве зарегистрированных событий, которая и является, с точностью до статического 20 поправочного множителя, коэффициентом тройной угловой спин-бета-нейтринной (I, (Г, q)-корреляции.

Неравенство этого коэффициента нулю означало бы открытие несохранения комбинированной зарядово-пространственной CP-четности в бетараспаце (что в настоящее время обнаружено лишь при частном случае распада Кмезона). 30

Предлагаемое .устройство позволит

4 при активности источника 10 распадов/с. Такая активность может быть получена при облучении газовой мишени SF (или СС1 ) пучком альфа-частиц (или протонов) с энергией 10—

20 МэВ и интенсивностью 5 мкА. Указанная точность сравнима с точностью. полученной в других экспериментах по исследованию несохранения Т-четности.

Блок 8 управления, выполняет следующие функции.

1-й вариант (при использовании импульсного ждущего лазера).

По сигналу о регистрации бета-частицы спектрометром 2 блок запускает лазер 5 и открывает систему 7 регистрации частиц отдачи на малое время порядка О,1 мкс; ведет подсчет зарегистрированных частиц отдачи и бетачастиц для последующей нормировки результатов на одинаковое число распадов (фиг.7).

Выполнение этих функций можно возложить также на микроЭВМ.

2-й вариант (при использовании непрерывного лазера).

Блок выделяет сигналы от регистрирующей системы 7, совпадающие во времени с сигналами от спектрометра 2, и ведет их подсчет. Кроме того, ведет подсчет зарегистрированных бета-частиц и частиц отдачи для по-.

I следующей нормировки на одинаковое число распадов (фиг.8).

Как и в первом случае, блок может заменить микроЭВМ.

Формула. изобретения

55. ловых корреляций, бета-спектрометр пересекаются. проводить эксперименты по поиску не— сохранения .комбинированной заряднопространственной четности при бетараспаде путем измерения тройных спин-бета-нейтронных угловых корреляций с новой метоДикой известными устройствами и без получения пучков поляризованных ядер. При этом, становится возможным исследование распадов ядер с малой энергией распада и с нулевым начальным спином, тогда как ранее известным устройством исследование таких распадов (например, типа 0 1 ) было недо+ Ф ступно в силу того, что в них определялось направление спина не конечного, а начального ядра. Это позволяет расширить диапазон исследуемых ядер в область более .тяжелых ядер, где, возможно, исследуемый эффект проявляется более. сильно, Предварительный расчет эксперимента по исследованию распада ядра Ar показывает, что для получения точности в разнице коэффициента тройных угловых корреляций .аЭ ж 10 необходимо время около 20 — 30 сут

Устройство для измерения тройных угловых корреляций при бета-распаде, включающее вакуумную камеру с радиоактивным источником, бета-спектрометр, перестраиваемый лазер, компенсатор, систему регистрации и систему управления, выход которой соединен с входом перестраиваемого лазера, а вход — с выходом бета-спектрометра и системы регистрации возбуждения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью получения информации о нарушении комбинированной четности при бета-распаде путем измерения тройных спин-бета-нейтринных угснабжен коллиматором, а ось лазера расположена под прямым углом к оси коллиматора, причем указанные оси не!

285420

I 285420

1285420

Фиг. 8

Составитель М.Данилов

Техред М.Ходанич Корректор Г. Решетина

Редактор А.Коэориз

Заказ 7640/48 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4