Техника - молодёжи 1955-05, страница 15
паде возникает электрон или позитрон в зависимости от знака заряда р-мезона. Мы приводим снимок распада мезона в камере Вильсона. Постепенно утолщающийся след принадлежит останавливающемуся в газе камеры р-мезону. В конце этого следа виден след новой частицы. Это след позитрона, возникшего при распаде р -мезона. Электрон или позитрон не является единственной частицей, возникающей при таком распаде. Законы сохранения энергии и импульса, примененные к этому распаду, показывают, что при распаде р-мезона должны возникать еще, по меньшей мере, две частицы, не имеющие заряда, с массой, во много раз меньшей массы электрона. Эти частицы, наименее поддающиеся исследованию, получили название нейтрино. В космическом излучении р -мезоны составляют основную часть частиц, наблюдаемых на уровне моря. В течение 1936—1947 годов их свойства тщательно изучались: была определена их масса, измерено время жизни, и для установления тождества с мезонами Юкавы оставалось показать, что они сильно с протонами и нейтронами или с атомными ядрами. Здесь физиков ждало разочарование. Оказалось, что р-мезоны взаимодействуют с протонами и нейтронами крайне слабо, ц-мезон может, например; миллионы раз пронизывать ядро свинца, не вызвав в нем никаких разрушений. Однако уже в 1947 году в Советском Союзе были получены первые данные о существовании новых типов мезонов. Алиханов, Алиханян и их сотрудники, изучавшие, начиная с 1944 года, состав и спектр космического излучения на горных высотах, показали в 1947 году, что р-мезоны не являются единственными мезонами и что в космическом излучении имеются другие мезоны, масса которых больше массы р-мезона, но все еще меньше массы протона. Ими было показано, что сравнительно часто можно наблюдать частицы, заряженные положительно или отрицательно, с массой около 300 электронных масс. взаимодействуют <Ту РАСПАД ^ ^-МЕЗОНА Обозначенный буквой « след принадлежит «-мезону. Затем л-мезон остановился и распался на нейтрино и Р-мезон. Последний, в свою очередь, тормозится в эмульсии и распадается, образуя электрон и два нейтрино, следы нейтрино на снимке не видны. Открытие «-мезонов сыграло большую роль в развитии наших представлений о ядерных силах. Дело в том, что в отличие от р-мезонов «-мезоны очень сильно взаимодействуют с ядрами. Если, например, быстрый «-мезон попадает <в ядро, он разрушает его. Таким образом, «-мезоны оказались обладателями тех свойств, которые Юкава приписывал своим гипотетическим частицам. Стало ясно, что именно «-мезоны являются квантами ядерного поля, подобно тому как фотоны являются квантами электромагнитного поля. Началось исследование их свойств. Многие свойства «-мезонов были исследованы в космическом излучении с помощью фотоэмульсий, но успешное изучение их свойств стало возможным после того, как они были получены искусственно. При работе на ускорителях было обнаружено, что при столкновении протонов или ядерных частиц большой энергии, кроме заряженных мезонов, рождаются и нейтральные мезоны. Эти мезоны не имеют заряда, их масса равна массе 265 электронов, то-есть немного меньше массы «-мезонов. Нейтральные «-мезоны принято обозначать символом «°. Они живут очень небольшое время и распадаются на два фотона. Нейтральные -мезоны имеют особое значение для ядерных сил. Они являются носителями сил, действующих между одинаковыми ядерными частицами, например между двумя протонами или двумя нейтронами. ТЯЖЕЛЫЕ МЕЗОНЫ ОТКРЫТИЕ « -МЕЗОНОВ — МЕЗОНОВ ЯДЕРНЫХ СИЛ Картина значительно прояснилась, когда Пауэлл и его сотрудники, сильно усовершенствовав метод толстослойных фотоэмульсий, использовали его для определения масс мезонов космического излучения и для «исследования явлений, возникающих при столкновениях этих мезонов с атомными ядрами. Сущность этого метода, впервые использованного для исследования космического излучения Л. Мысовским, заключается в следующем. Быстрая заряженная частица, проходя через фотоэмульсию, ионизует микроскопические кристаллики бромистого серебра, вкрапленные в желатину эмульсии, и делает их способными к проявлению. Если такую пластинку проявить, то под микроскопом можно будет обнаружить след частицы, состоящий из микроскопических зерен, расположенных вдоль траектории движения заряженной частицы. По виду этик следов можно судить о скорости частицы, о направлении ее движения и о ее энергии. Этот метод стал точным количественным методом исследования ядерных явлений. С его помощью в 1948 году Пауэлл и его сотрудники показали, что Ц-мезоны возникают в результате распада других, более тяжелых мезонов. Эти первичные мезоны были ими названы « (пи)-ме- __ зонами. Их масса равна 273 электронным массам. Если такой «-мезон останавливается в эмульсии, он распадается на p-мезан и нейтрино; р-мезон, возникающий при распаде «-мезона, имеет небольшую энергию. Он проходит в эмульсии расстояние около 0,6 мм и распадается уже известным нам способом. Перед нами типичная фотография такого двойного распада. Она получена следующим образом. Микроскоп фокусировался на различных участках следа частицы в фотоэмульсии. Производя последовательно фотографирование видимых в окуляре микроскопа участков следа, можно, склеив полученные снимки, получить сильно увеличенное изображение следа частицы. Распад р -мезона сфотографированный в камере Вильсона. Виден след медленного р -мезона, вошедшего в камеру слева и двигавшегося, постепенно замедляясь в газе. Этот след становился все более и более «жирным» по мере замедления, и, наконец, р-мезон распался. При распаде возник быстрый позитрон. Он оставляет тонкий след, направленный вверх. Самые последние годы опять принесли много нового и интересного в науке об элементарных частицах. В космических лучах был открыт еще целый класс «тяжелых мезонов», частиц, которые тяжелее «-мезонов, но легче протонов. Советские физики Шостокович, Харитонов, авторы этой статьи и другие показали, что в космическом излучении имеются мезоны, масса которых близка к 980 массам электрона. В течение ряда лет эта группа физиков систематически занималась измерением массы космических частиц с помощью магнитного масс-спектрометра, разработанного в Советском Союзе и установленного на высоте 3 200 м над уровнем моря на высокогорной станции на горе Алагез в Армении. С помощью этого прибора можно с достаточной точностью измерить массу отдельной заряженной частицы, движущейся со скоростью, близкой к скорости света. При анализе десятков тысяч траекторий заряженных частиц, зарегистрированных спектрометром, было обнаружено несколько частиц, масса которых оказалась равной 960 массам электрона. Исключительное значение для Двойной распад. «-мезон космического излучения входит в фотоэмульсию и останавливается в ней. После остановки он распадается на Р -мезон и нейтрино. Нейтрино не оставляет следа в пластинке, а след заряженного V--мезона хорошо виден. После остановки р-мезон распадается на электрон и 2 нейтрино. Тонкий след — это след электрона, возникшего при распаде. г— СЛЕД /Л-Ь МЕ30ПА I « I 7Г- СЛЕД МЕЗОНА СЛЕД ЭЛЕКТРОНА ЭЛЕКТРОНА I I! .«.'VV».. Н-МЕЗОН * НЕИТНИНО |
