Способ определения степени ориентации радиоактивных ядер

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 633369 С 19) 51) 5 С 01 Т 1/32 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 4701276/25 06.06.8907.03.91Бюл.Объединенный инс т ядерных На фиг. 1 и 2 даны гсняю)цие предлагаемый с рафики, попособ.тепени орие экспери зки пособ определени ова рованн ядер,Цебретения - расшир мых ядер, включая ие крутакиеутем а исс котор дра, после распа лектронного захв тся вози О ата образу спином 1/ к абсолют ные ядра с о знаи ее также измерение нтации, та т определя ения степени ор нак (что позвол ь знак Е/ЙЕ дмагнитного момента яд ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ исследовании(56) Чаппевге 1 1 п "1.оч ТетрегагигеИис 1 еаг Ог 1 епгаг 1 оп", едз. И). Клопе апд Н.Розова (Хогга - Но 11 ап 1,Атзг.егс 1 ат, 1986), с 11 арег 3. )1.5 ечег 131 пв ее а 1. Р 1 гзг Оп,пе Вега)есау Азупппесгу ИеазигешепГя оГ Ог(епсад Хцс 1 е 1. Ргос оГ где 1 зг Соп),Оп-Е 1 пе Мос 1 еаг Ог 1 епгаг 1 оп (01 ОМП)ОхГогс 1, 68, 1-4, Берг, 1988,р.415-421.Фингер М. Ориентация короткживуших радиоактивных ядер. Устав нкаСПИН. - В сб. Современные методыядерной спектроскопии./Под ред,Б.С. Джелепова, К.Я.Громова, - 31,; Наука, 1984, с.90-131. Изобретение относится к ментальной ядерной физике энергий и может быть испол при изучении распада ориен 2(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ОРИЕНТАЦИИ РА 11 ИОАКТИВНИХ ЯДЕР,(54) Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и может быть использовано при изучении распада ядер. Цель изобретения - расширение круга исследуемых ядер и получение информации о знаке степени ориентации, которая достигается измерением энергий гамма-квантов, сопровождающих распад радиоактивных ядер, под двумя значениями углов 0 и 180 к направлению внешнего магнитного поля, в которое помещаются ядра. Степень ориентации радиоактивных ядер определяют как отношение величины лоплеровского сдви га этих энергий к максимальному значению доплеронского сдвига, который возможен для данных ядер. Изобретение позволяет существенно расширить круг исследуемых ядер и количество получаемой информации. 2 ил. тации радиоактивных ядер включаетизмерение энергий гамма-квантов Е 1и Е 2 соответственно под углом О и180 к направлению магнитного поля,вычисление доплеровского сдвига 4 Екак разности энергий этих двух гаммалиний (йЕ = Е 1 -Е 2) и определение степени ориентации материнских ядер поформуле1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 где ЙЕ , - максимально возможныйдля данного ядра доплеровский сдвиг гаммалиний.Поскольку при электронном захвате пространственная четность нарушается на 1003, нейтрино ислускается аниэотропно относительно спина ядра, так же, как и бета-частицы в случае бетараспада. При этом отношение фактической величины анизотропии к ее максимально возможной величине равно степени ориентации материнских ядер. Возбужденное дочернее ядро после вылета нейтрино приобретает отдачу, которая, в свою очередь приводит к доплеровскому смещению гамма-кванта, излучаемого ядром, Величина этого смещения строго соответствует направлению выпета нейтрино и потому имеет такую же аниэотролию относительно спина ядра, как и оно. Измерив гамма-спектры под различными углами 0 и 180 относительно направления внешнего магнитного поля и сравнив положение центров соответствующих гамма-линий, можно определить среднее значение доплеровского сдвига для этих гамма-линии. Отношение этого значения к максимально воэможному, легко вычисляемому теоретически, дает искомую степень ориентации ядер. Так как в способе исследуется не пространственная асимметрия вероятности излучения гамма-квантов, а их энергетическое смещение, то наличие такой1асимметрии перестает быть обязательным условием, и, следовательно, способ становится лрименяемым и к таким распадам, в результате которых образуются ядра со спином 0 или 1/2, Поскольку измеренный доплеровский сдвиг обязан своим происхождением не электромагнитному, а слабому взаимодействию, нарушающему пространственную четность, то его знак зависит от направления спина ядра, и, следовательно, позволяет определить знак степени ориентации ядер.В качестве примера рассмотрено применение предлагаемого способа к ядру Ве. Спин этого ядра равен 3/2 и, будучи помещенным в ферромагнитную матрицу, находящуюся в магнитном поле 1 О кГс, ансамбль таких ядер должен поляризоваться до значительной степени (ожидаемое эначение степени ориентации Г д 30-602) но поскольку при распаде этих ядер отсутствует бета-излучение, а гамма-излучение пространственной асимметрии не имеет (так как спин возбужденного состояния равен всего лишь 1/2), ни одним иэ известных способов измерить степень ориентации нельзя. Однако, нейтрино, испускае" мое ядром лри захвате им электрона, вследствие несохранения четности вылетает преимущественно в ту же сторону, противоположную спину ядра, и вероятность этого описывается как И = 1 + В сов О , где 9 - угол между слином ядра и импульсом нейтрино, В - коэффициент спин-нейтринной угуловой корреляции, зависящий от типа взаимодействия, спиральности нейтри - но и спина ядра в начальном и конечном состоянии (В-1).Образовавшееся дочернее ядро Ь 1 по закону сохранения импульса приобретает отдачу 11,3 эВ, что, в свою очередь, приводит к доплеровскому смещению энергии гамма- Кранта Е = 477 кэВ, на величину лежащую, в зависимости от того, куда этот квант излучается, в интервале от -Й до +д где й = 28,16 эВ. При этом распределение вероятности такого смещения имеет вид, приведенный на фиг.1. Если рассмотреть весь ансамбль ядер, имеющих в направлении произвольной оси Е некоторую степень ориентации Г, то распределение доплеровского смещения Б энергии гамма"квантов, излучаемых под углом ( к оси Е, выражается следующим образом Ы) = 1 + Е 1 Всов ц в/(1.,Если произвести прецизионное измерение гамма-спектров такого ансамбля ядер под углом 0 и 180 к осн 2 (т.е. по ориентирующему магнитному полю и против него), то центры тяжести полученных гамма-линий Е 1 и Е 2 оказывается сдвинутыми от нулевого положения на величину +С, где СГ Вфд/3 (фиг.2), Для реального гамма-детектора, имеющего функцию отклика Г(Е) с шириной, во много раз превышающей значение Й, измеренная форма гамма-линий сильно отличается от распределения (фиг.2), но различие в положении их центров тяжести по-прежнему составляет дЕ а 2 СГад"В 2/3. Определив из измеренных163спектров положение центров гамма- линий Е Е (О ) и Е 2 = Е (180 ), например, по методу моментов, и приранняв выражение Г д В 2/3 полученному сдвигу йЕ, сможет найти степень ориентации ядер 7 Ве:ГйЕ/дЕ и,Пйгде ЙЕП,к, - максимально возможный для данного ядра доплеровский сдвиг (сЕ, , 2/ЗВ й = 8,77 эВ). В этом случае определяется не только абсолютная величина Г, но и ее знак, что, н свою очередь, позволяет однозначно сказать, ориентируются ли ядра по магнитному полю или же против него, т.еположителен или отрицателен их магнитный момент.Изобретение решает задачу измерения степени ориентации ансамбля радиоактивных ядер, поляризованных например, магнитным полем при сверхнизкой температуре. Решение ее позволяет глубже понять природу сверх- тонких взаимодействий и полнее исследовать проблемы, снязднные со структурой локальных магнитных полей внутри кристаллов, с величиной магнитных моментон ядер и т.л.Изобретение пригодно для измерения степени ориентации радиоактивных ядер, распадающихся электронным захватом и не имеющих асимметрии гамма-излучения (например, 7 Ве) д дкже для независимого контроля известных способов (например, для ядра 3369 6б Со). Кроме абсолютной величиныстепени ориентации, становится возможным измерять и ее знак, что всвою очередь, позволяет определятьзнак магнитных моментов ядер.Изобретение позволяет более точноизмерить спиральность нейтрино и, темсамьм, сделать существенный вклад вобъяснение природы слабых взаимодействий.Формула изобретенияСпособ определения степени ориентации радиоактинных ядер, испускающих гамма-кванты, относительно направления воздействующего на них внешнего ориентирующего поля, включаю щий измерение характеристик гаммакнантон, о т л и ч д ю щ и й с я тем,что, с целью расширения круга исследуемых ядер и получения информации ознаке степени ориентации, в качестве 25 характеристик гамма-кнднтон измеряютэнергию Е и Е 2 гамма-квантов соответственно под углами 0 и 180 в наоправлении магнитного поля, вычисляютвеличину доплеронского сдвига с 1 ЕЕ 1 - Е 2 и определяют степень ориентации ядер Г кдк отношение полученной величины доллеровского сдвига ЙЕк максимально возможному лля данногоядра доплеровскому сдвигу гамма-ли "ии 1 Е тли кс ло формуле Г = 1 Е/Вжавши% Редактор О.Головач Техред А.Кравчук Корректор С.Шевкун Заказ 616 Тиралс 304 Подписное ВНИИПИ Государствечного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушсяая наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уютород, ул. Гагарина, 101