Техника - молодёжи 1963-06, страница 21

свосно продукту распада антинейтрона и пи-плюс-меяона. И хотя вта перемена названий не имеет особого значения, в дальнейшем мы будем придерживаться современной терминологии.

Как ее было открыто нейтрино (точнее, антинейтрино) вкспернментальио? Теория предскааывала, что прн попадании антинейтрино в протон возникнут позитрон н нейтрон. Вероятность такого процесса мала на-ва чудовищной проникающей способности антинейтрино. Но если антинейтрино будет очень много, то можно надеяться «х обнаружить. Громадные потоки антинейтрино возникают прн работе атомного реактора, когда при делении ядер урана появляется множество свободных нейтронов, которые затем распадаются. И вот воале реактора (опыт был проведен в США в 1956 году) В землю был закопан ящик со свннцово-парафмновыми стенками. В ящик было налито 200 литров воды, окруженной слоем жидкого сцннтнллятора (сциятнллятор — вещество, дающее вспышки прн прохождении сквозь него гамма-квантов) в количестве 300 литров.

Позитрон, появившийся прн попадании антинейтрино в одни из протонов молекулы воды, немедленно аннигилирует с одним на влектронов, давая два гамма-кванта. Гвмма-кванты вызывают вспышки сцннтнллятора, которые регистрируются 150 фотоумножителями. Рожденный прн реакции нейтрон после некоторого блуждания захватывается ядром кадмия, специально добавленного к воде. После втого ядро кадмия излучает несколько гамма-квантов, сигнализируя тем самым о появлении нейтрона. По возникновении сначала двух разлетающихся в разные стороны гамма-квантов, а потом, спустя небольшой промежуток времени, еще вес ол их было установлено существование антинейтрино с той степенью очевидности, какая только возможна в мнре влементарных частнц. Не очень наглядно, прайда, зато совершенно бесспорно.

Теперь о самых последних открытиях. Теория предсказывала, что при попадании антинейтрино я протон наряду с нейтроном может родиться ие только позитрон, но я мю-плюс-мезон. В опытах 1956 года втого не могло произойти: антинейтрино на реакторов имеют недостаточную анергию для осуществления втого процесса. Мюон раз в 200 тяжелее позитрона. Если бы удалось получить антинейтрино с большой внергней, то мюоны должны были бы рождаться столь же часто, как и позитроны.

Антинейтрино большой виергни может порождать равное колнчестяо позитронов и мюонов только в том случае, если влектронное н мюонное антинейтрино тождественны. А мы уже говорили, что такая тождественность предполагалась, хотя н ие было фактов, которые бы прямо его доказывали.

А вдруг имеется все же два сорта нейтрино? Такой вопрос оказался актуальным лишь в тот момент, когда появилась реальная возможность решить его кспернментально. Идея опыта была предложена советским физиком — -членом корреспондентом АН СССР Бруно Максиме ичем ПОНТЕКОРВО, который за работы в ой области недавно удостоен Ленинской премии.

Для увеличения внергин влектронного антинейтрино нужно было резко увеличить скорость нейтронов Но как) Ведь

ускорителей для нейтронов не существует! Все методы ускорения пригодны только для заряженных частнц. Оставался иной путь. Можво получить мюонные антинейтрино большей внергин, ес-> ( в *^н порождающие их пионы имеют

^—' достаточные скорости. Быстрые же пионы возникнут прн бомбардировке мншенн протонами, ускоренными до больших анергий. Конечно, мало надежды на высокую плотность пучка антинейтрино, ибо интенсивность протонного пучка нз ускорителя не идет нн в какое сравнение с нвтенснв-

■ защита от посторонних частиц

счетчики

И

электрон

J1

нейтрон Антинейтрино

О

о

мюон! Щ

НЕЙТРИНО

Нейтрон распадается на электрон. протон и антинейтрино. Название нейтрино присвоено продукту распада антинейтрино и пц-плюс-меэона. А вот пи-минус-мезон рождает антинейтрино.

¹ - сталь ^парафин пакеты алюминиевых пластин

Для регистрации частиц, порождаемых антинейтрино, была применена искровая камера. Она содержала 10-тонный пакет алюминиевых пластин, между которыми создавалось высокое напряжение. В том месте, где пролетает быстрая частица, пронизывающая пластины, возникает искровой разряд. Нераспавшиеся пионы, мюоны, нейтрино и антинейтрино, прежде чем попасть в камеру, проходили слой стали в 13J> м толщиной. Мезоны поглощались, для нейтрино же он был абсолютно прозрачен. При взаимодей-ст ии антинейтрино с протонами ядер алюминия рождались новые частицы. Вся камера была окружена счетчиками частиц, которые включали напряжение между пластинами только в том случае, если регистрируемая ими частица была порождена несшимся из ускорителя антинейтрино. В тот же момент фотографировался искровой след пролетевшей частцы Возможность регистрации частиц, случайно попавших в камеру извне (скажем, космических лучей), исключалась.

Ожидалось, что антинейтрино (v) гут вызывать следующие реакции:

из ускорителя мо-

3 * р_ -» п + е⁺

гт) ~rf

Но опыт зарегистрировал лишь реакцию, очерченную пунктиром Значит, антинейтрино, рожденные мезонами (опыт 1962 е.), отличаются от антинейтрино, рожденных нейтронами (опыт 1956 г.). Итак, существует 2 антинейтрино: мюонное fp и электронное v_e , да еще 2 нейтрино: vp. и »е .

ностью нейтронных потоков нв реактора. Но делу помогает резкое увеличение вероятности взаимодействия антинейтрино с протонами по мере увеличения их внергин. Смысл вксперн-мента сводился вот к чему: если антинейтрино тождественны, то мюоиные антинейтрино будут порождать как мюоны, так и позитроны. Если же они различны, го следует ожидать, что будит рождаться только мюоны.

Наконец после двухлетней подготовки опыт был поставлен в 1962 году в США на Брукхзнвеиском ускорителе, который разгоняет протоны до нергнй, превышающих 30 миллиардов >лектроновольт. Пучок протонов бомбардировал мишень нз бериллия, в в ней уже происходило рождение мезонов. Распадаясь, пионы давали наряду с мюонами то, что нужно, — антинейтрино и нейтрино большой внергнн.

Наблюдения велись 6 месяцев, н ва вто время было обнаружено рождение 50 мюонов. Нн одного позитрона илн влектрона не появилось на свет. Это означало, что мюониое антинейтрино может рождать только мюоны. Существование даух типов антинейтрино и соответственно нейтрино было строго доказано.

Пока не ясно, с чем связано различие влектронного и мюон-ного нейтрино. Природа поставила здесь перед учеными но-■ ую загадку, которую еще предстоит решить.

17