Нейтроны распадаются и с излучением фотонов

13 декабря 2005

Печать Печать

Нейтроны распадаются и с излучением фотонов Экспериментально обнаружен новый тип распада нейтрона - радиационный бета-распад. Это открытие стало возможным благодаря развитию детекторов частиц низкой энергии.

Жизнь большинства известных на сегодня элементарных частиц ярка и быстротечна. Родившись в реакции столкновения протонов или электронов вместе с разнообразными собратьями, они успевают пролететь микроскопическое расстояние и тут же распадаются на другие частицы. Конечные состояния их распада (как говорят физики, каналы распада) могут быть самые разнообразные; главное - чтобы бы не нарушились фундаментальные законы физики (законы сохранения заряда, энергии и т. д.). У некоторых частиц таких каналов распада известно уже более ста.

Лишь небольшое число частиц живет достаточно долго, чтобы вступить, скажем так, в непосредственный контакт с окружающим миром. За время своей жизни они успевают пролететь существенную дистанцию: сантиметры, метры, и совсем уж в редких случаях - километры, но и они, по человеческим меркам, распадаются очень быстро - за какие-то доли секунды.

Среди всего этого фейерверка особняком стоит нейтрон. Во-первых, это рекордсмен-долгожитель среди всех элементарных частиц: в свободном состоянии нейтрон живет в среднем 15 минут, что в полмиллиарда раз больше его ближайшего преследователя! Во-вторых, он поразительно консервативен в выборе того, на что распадаться: до сих пор наблюдался лишь один-единственный тип распада нейтрона на протон, электрон и антинейтрино (см. обзорную статью Б. Г. Ерозолимский. Бета-распад нейтрона. УФН, 1975, т. 116, вып. 1, с. 145-164).

И вот, после более чем полувековой истории изучения этой частицы, физики, похоже, смогли обнаружить второй тип распада нейтрона. В препринте российско-бельгийско-немецкой группы исследователей nucl-ex/0512001 сообщается об успешном наблюдении радиационного бета-распада нейтрона, т. е. его распада на протон, электрон, антинейтрино и фотон. Зарегистрировать такой распад удалось с помощью техники тройного совпадения: одновременного вылета электрона и фотона и измерения импульса отдачи, получаемого протоном.

Вообще говоря, для теоретиков это открытие не является сюрпризом. Известно, что во всех типах реакций с заряженными частицами (а протон и электрон электрически заряжены) могут вылетать и фотоны, "в нагрузку" к остальным частицам. Однако наблюдение этого распада в случае нейтрона оказалась очень сложной с технической точки зрения задачей. Ведь все вылетающие частицы имеют очень небольшие энергии, и поэтому их трудно "уловить" детекторами.

Предыдущая попытка той же самой группы в 2002 году найти этот распад окончилась неудачей: точности регистрирующей аппаратуры не хватало для его обнаружения. Сейчас же, после апгрейда детекторов и улучшения процедуры обработки данных, исследователи наконец-то обнаружили, что в среднем в одном из трехсот случаев свободные нейтроны предпочитают распадаться с испусканием фотона.

Точность проведенного эксперимента пока невелика, и может статься (хотя вероятность этого мала), что весь обнаруженный "сигнал" - это лишь результат случайного наложения фоновых процессов. Однако авторы замечают, что возможно дальнейшее усовершенствование методики, которое позволит достичь 10-процентной точности измерения вероятности этого распада.
Элементы
  • 205
комментарии

Только зарегистрированные пользователи могут добавлять комментарии. Войдите, пожалуйста.