Способ измерения бета-нейтринных угловых корреляций при бета-распаде и устройство для его осуществления

( 9) (1 ТЕН ТЕЛЬСТВ АВТОРСК ЙТРИНТА- ОСУнейеме екч ющихвы" то и едуеици а стСОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ. РЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗ(72) В.Г. Егоров и А.А. Солнышкин (71) Объединенный институт ядерных исследований(56) Махзоп Р.К, ег а 1. Е 1 есггопЯецггпо Ацяц 1 аг Согге 1 агоп дп гЬе Вега Ресау оГ Иеоп РЬузса 1 Кечеыр 1955, Ч. 67, р. 109.А 11 еп,1.8. ес а 1. Эегегпппагдоп оГ Ье Вега Эесау Зпгегасг 1 оп Егош Е 1 есггоп - Иецгг 1 по. Апяц 1 аг Согге 1 агоп Меазцгешепгз РЬузса 1 Кечеюр 1959, 7. 116, р. 134.,1 оЬпзоп ес а 1. Ргесь.воп Меазцг шепа ог Кхсо 1 Епегяу Зресгцш Егош гЬе Эесау ой НеРЬуздса 1 Кеч 1 ер 1963, 7. 132, р. 1149.Григорьев В.К. и др. Измерение угловой й -1-корреляпии при распад свободного нейтрона. - Ядерная физика, т. 6, вып. 2, 1967, с. 329. 1 2452 А(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ БЕТА-НЕНЫХ УГЛОВЫХ КОРРЕЛЯЦИЙ ПРИ БЕРАСПАДЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГОЩЕСТВЛЕНИЯ.(57) 1. Способ измерения бетатринных угловых корреляций прибета-распаде, включающий одновное измерение энергетических сров бета-частиц и соответствуим частиц отдачи с последующимчислением коэффициента корреляо т л и ч а ю щ и й с я тем,с целью увеличения селективностакже расширения диапазона исслмых ядер путем регистрации часотдачи независимо от их зарядаэнергии, частицы отдачи послераспада селективно возбуждают лзерным излучением, а затем регирируют резонансную флуоресценциюи по ней судят о наличии частиотдачи.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения точности измерения скорости частиц отдачи, измеряют длину волны лазерного излучения, вызвавшего флуоресценцию, сравнивают ее с длиной волны, характерной для флуоресценции покоящихся частиц, и по величине доплеровского сдвига судят о скорости отдачи. 3, Устройство.,для измерения бета-нейтринных угловых корреляций, включающее ваккуумную камеру с радиоактивным источником, бетаспек 1 рометр, анализатор скорости частиц отдачи и систему управления и накопления информации, о т л и 1182452ч а ю щ е е с я тем, что анализатор скорости частиц отдачи выполнен в виде импульсного ждущего перестраиваемого лазера и системы регистрации резонансной флуоресценции, включающей фотодиод, линию задержки, фотоумножитель со световодом и схему совпадений, запускающий вход ла зера соединен с временным выходом бета-спектрометра, к первому входу схемы совпадений подключен фотоумножитель, к второму входу через линию задержки подключен фотодиод, а система управления и накопления соединена с амплитудным выходом бета-спектрометра, с выходом схемы совпадений и с входом лазера, управляющим перестройкой длины волны.Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике низких энергий и может быть использовано для исследования природы слабых взаимодействий.Цель изобретения - увеличение селективности ядерных частиц, расширение диапазона исследуемых ядер путем регистрации частиц отдачи независимо от их заряда и энергии, а также частиц отдачи с энергией менее 100 эВ и увеличение точности измерения скорости частиц отдачи.Для осуществления данного способа предлагается устройство, включаю -щее вакуумную камеру с радиоактивным источником, бета-спектрометр, анализатор скорости частиц отдачи и систему управления и накопления информации.Предлагаемый способ заключается в следующем.С помощью бета-спектрометра регистрируют бета-частицу, вылетевшую из ядра при бета-распаде, и измеряют ее энергию, а затем по методу резонансной флуоресценции с учетом эффекта Доплера регистрируют и измеряют скорость частицы отдачи, возникшей при этом же распаде.Для этого излучение лазера с перестраиваемой длиной волны направляют в зону, где движется частица отдачи,В этом случае, если составляющаяскорости частицы, параллельнаялазерному лучу, такова, что длинаволны оптического перехода в электронной оболочке частицы с учетомдоплеровскаго сдвига совпадает сдлиной волны лазерного излучения,происходит резонансное поглощениелазерного фотона частицей отдачии последующая флуоресценция, которую регистрируют с помощью фотоумножителя. Скорость частицы отдачиопределяют, измеряя длину волнылазерного излучения и сравнивая еес длиной волны, характерной дляфлуоресценции покоящейся частицы. Используя законы сохранения энергии и импульса, а также данные об энергии бета-частицы и скорости частицы отдачи для каждого зарегистрированного события вычисляют угол между направлениями вылета бета- частицы и нейтрино. Длину волны лазерного излучения периодически (плавно или дискретно) меняют в диапазоне, перекрывающем весь скоростной спектр частиц отдачи, и, таким образом, получают информацию о вероятности вылета бета-частицы и нейтрино под различными углами, т.е.1182 10 о бета-нейтринной угловой корреляции еНа чертеже представлена Функциональная схема устройства для осуществления предлагаемого способа.5Устройство содержит источник бета-радиоактивных ядер 1, вакуумную камеру 2, бета-спектрометр 3, импульсный ждущий перестраиваемый лазер 4, фотодиод 5, световод б, фотоумножитель 7, схему совпадений 8,линию задержки 9, систему управления и накопления информации 10.Источник исследуемых бета-радио активных ядер 1 и входное окнобета-спектрометра 3 помещены ввакуумную камеру 2 и расположены на оси лазерного луча (в этомслучае достигается максимальная точность в вычислении угла между направлениями вылета нейтрино и бета- частицы)Быстрый (временной) выход спектрометра 3 соединен с запускающи входом ждущего импульсного лазе ра 4, Излучение лазера 4 направлено на быстрый фотодиод 5 и ввакуумную камеру 2, в зону, где должна пролетать частица отдачи.Система регистрации резонансной флуо" ресценции, включающая световод б и фотоумножитель 7, выполнена так, чтобы собирать свет с максимального телесного угла вокруг облучаемой эоны, но не регистрировать свет самого лазера. Выход фотоумножите 35 ля 7 подключен ко входу схемы совпадений 8, ко второму входу которой через линию задержки 9 подключен фотодиад 5. Выход схемы совпа 40 дений 8, амплитудный выход бетаспектрометра 3, а также вход лазера 4, управляющий перестройкой его длины волны, подключены к системе управления и накопления информации 10, представляющей собой, например, микро- или мини- ЭВМ.Работа устройства происходит следующим образом.Зри распаде радиоактивного ядра 50 в источнике 1 вылетевшая бета-частица регистрируется спектрометром 3, и сигнал с его временного выхода запускает лазер 4. Задержка запуска лазера должна быть такой, чтобы час тица отдачи, образовавшаяся в данном распаде, не успела вылететь иа пределы облучаемой зоны. Импульс ла 452 4зерного излучения подается на фото- диод 5, а также поступает через прозрачное окно в вакуумную камеру и облучает зону, в которой движется частица отдачи. Если частица имеет скорость в направлении на лазер, соответствующую длиной длине волны, то происходит резонансное поглощение фотона, а затем (уже после окончания лазерного импульса) пере- излучение его в произвольном направлении. С помощью световода б свет собирается и регистрируется фотоумножителем 7.Для уменьшения фона от случайных фотонов, а также для предотвращения регистрации лазерного излучения, рассеянного стенками вакуумной камеры, входным окном и т.п., служит схема совпадений 8, пропускающая на выход лишь те сигналы, которые регистрируются в небольшой интервал времени после лазерного импульса. Полученный таким образом сигнал дает разрешение на запись системой 10 информации от энергии соответствующей бета-частицы и о длине волны пазерного излучения, вызвавшего резонансную флуоресценцию.Эти данные необходимы для последующего вычисления искомого угла разлета бета-частицы и нейтрино. Кроме накопления указанной информации, система 10 по заданной программе изменяет длину, волны лазера 4 (непрерывно или дискретно) так, чтобы за время эксперимента перекрыть весь скоростной диапазон частиц отдачи, и, таким образом, определить вероятность разлета бета-частицы и нейтрино под различными углами. Предлагаемые способ и устройство позволяют исследовать бета-распады, в результате которых обра-. зуются не только заряженные ионы, но и нейтральные атомы отдачи, при этом энергия регистрируемых частиц отдачи может быть сколь угодно малой (в отличие от известных способа и устройства), что приводит к значительному расширению класса исследуемых ядер. Кроме того, благодаря различиям в оптических спектрах регистрируются только те частицы, которые являются продуктами данного распада, что существенно повышает селективность и тем самым снижает1182452 Составитель В. ДрыгинРедактор Е. Волощук Техред А.Бабинец Корректор Г.Решетник Заказ 6101/44 Тираж 747 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 фон. Предлагаемый способ не использует времяполетной методики, аизмеряет мгновенное значение скорости частиц отдачи, и потому не даетсистематических ошибок, связанныхс невозможностью точного определе- г ния места, где произошел бета-распад.В результате возрастает точностьопределения скорости частиц отдачии, следовательно, точность исследования бета-нейтринных угловых корреляций.