Способ определения константы слабого взаимодействия

ЕТЕЛЬСТ А ВТОРСКОМ иег 1- Й етпСЛ Р СР 1:й 1 и выделяра нужныйических льных своиств ных сил,- повьппение тличины Л".ена эксперимесветосильный ей. Нейт2, ось тен Цель из ности опре На фиг.с=4 сах соленоина которые еления в1 изобра ановка -тальная ус нейтронный ния величи но по попе монохрам ны Л пред иг. 2разностенные дл тор для о агаемым с даются элек равные по 00 В (максимел ростатичесвеличине ие енциалы обом; на а фнг. 3 ов, вычи ий Лот нуля доэнергия прото ,ф 751 эВ), иряющими и фокнеобходимымитонов. Нейтро пектр пр о альнаяе нейтр6 с ус спект- значеротонныхаэличных а при распад лектроды 5 и сирующими по ля детектиро ный детектор тен а охрамао вравания про 7 служитр содержит нескол синхро ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Р.Ворр ег а 1. Веса-Ресау Азергу оЙ где Иецйгоп апс 1 Са/Сч.Рйуз. Ееч, Ьесе, 1986, 56, И 9,р. 919.Сйг. БггаСоа, К, ОоЬгогещзЕуапй Р. Беигдег 1. Наго Са/Сч Йчес 1 Ггош где ргогой зресггщп 1 ппецггоп Йесау. - РЬуз. Кем. Ь.,1978, ч. 18, Я 11, р. 3970.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНСТАНТЫСЛАБОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ Л(57) Изобретение относится к исследованию распада радиоактивных ядер ипредназначено для изучения фундаментальных свойств ядерных сил . Цель Изобретение относится к исследованию распада радиоактивных ядер ипредназначено для изучения фундаменветосильный нейтронный мо изобретения - повыщение точности.Способ основан на сравнении экспериментального и теоретического спектров протонов, возникающих при распаде свободных нейтронов. Для этогоформируют поток монохроматическихнейтронов, свободных от всех видоврадиации, направляют егО в однородное магнитное поле, линии напряженности которого находятся под угломнаправлением потока нейтронов. На входе и выходе поля помещают детекторы протонов, каждый из которых насвоем -входе имеет электростатическоеполе с изменяющейся величиной для измерения как спектра протонов, так ифона, Измеряют в ЧП-геометрии компоненты энергии протонов на направлениеоднородного магнитного поля и по измеренным значениям находят их спектры. 3 ил. щающихся роторов-фильтров ет из активной зоны реакт поток медленных монохрома нейтронов с заданной энер ны направляются в соленоид которого составляет угол нейтронным пучком. На тор да 2 имеются сетки 3 и 4, 3 150095 в качестве мониторного в контрольных измерениях. В процессе измерений переключение всех режимов работы свето- сильного нейтронного монохраматора (изменение величины потенциалов на сетках, последовательность их подачи и т.д,) осуществляется автоматически с высокой частотой, информация накапливается в памяти и непрерь 1 вно обрабатывается ЭВМ, которая включается в линию с экспериментом. Для уменьшения асимметрии измерения выполняются циклами с перестановкой детекторов. 11 ри изложенной процедуре измере" 15 ний исключается влияние дрейфа нейтронного потока реактора, измерительной аппаратуры и внешних условий, Важно подчеркнуть, что каждый протонный детектор, когда на ближайшую к" 20 нему сетку подан максимальный потенциал, измеряет Фон, Таким образом, Фон постоянно измеряется на обоих концах соленоида и учитывается во всех расчетах. 25Теоретическим обоснованием предла-. гаемого способа определения величины Л является утверждение в теории вероятности о том, что статистические свойства величины вектора, направ ление которого в пространстве и величина случайны и не зависимы, полностью определяются распределением величины проекций этого вектора на выделенное направление (например, на ось х), Если под таким вектором понимать .вектор скорости, то в переменных кинетической энергии Т распределение компонент энергий И(Т) на ось х рав" но40И (т)ел --1 е И(Т)ат,2 ГТ т 1 ГТгде И(Т) - плотность распределениякинетических энергий;Тц- максимальная кинетическаяэнергия в распределении.Скорость протона, вылетевшего при распаде поляризованного свободногои нейтрона, полностью удовлетворяет укаэанным выше требованиям, Если рас 50 пад нейтрона с малой ( нулевой) скоростью происходит в однородном магнитном ноле соленоида, ось которого совпадает с осью х, то на выходе из торцов соленоида будет иметь место распределение прбекций скоростейпротонов или компонент энергий на ось х.6 4Распределение протонов Я(Т) ррираспаде свободных нейтронов теорети"чески вычисляют по Формуле и(Т)ИТ=СопзТ( -- -)2 ф 6- х 26 с х 22 (1+ - -6)- 62 Ьх 2-- (1- 3 б 2 -х 2 1. х 2-- (1- Ь)+л 2 Г 2 (1)- .б 1 )т,2 тпгде Ь =1- - Т42 ф д =ш-ше,Л =-;ССч Тиакс ЛМТ- число протонов, просачивающихся через сетку с потенциалом (энергией) Т из объема солечоида.Способ осуцествляют следуюцим образом,Нейтроны извлекаются из атомного реактора и с помоцью синхронно вращающихся целевых роторов-Фильтров 1 (Фиг. 1) формируют свободный от всех шеХде -Д ЭД 2 ш 2Т = --- максимальная кинетичесмакская энергия протонапри распаде нейтрона; ш,ш и ш , - соответственно массынейтрона, протонаи электрона (масса нейтрино принята равнойнулю)Си С- аксиально .векторноеи векторное взаимодействие, соответственно.Распределение проекций У (Т) на направление однородного магнитного поля (на ось х) вычисляют по формуле (1).В предлагаемом способе определения величины В счет протонных детекторов 8 (Фиг.1) представляется в нормированном виде по Формуле1 ИЯ (Т) =1- эксТмаксгде е1 и (т)ыт - полное числоТ протонов, вылетающих из одного конца соленоида;5 15009видов мешающей для измерений реакторной радиации пучок монохроматическихнейтронов, которые необходимы для того чтобы собственная скорость нейУ5тронов менее всего влияла на точностьизмерений спектра проекций протонов,возникающих при распаде нейтронов.Сформированный пучок нейтронов подмалым углом к линиям напряженностинаправляют в однородное магнитноеполе, которое создает выделенное направление в пространстве для протонов и это направление составляет .указанный малый угол с потоком нейтронов и их регистрации пространственно разделимы, На концах соленоидадля реализации измерений в условиях4 гг-геометрии и для полной компенсации влияния переносной скорости нейтронов на измеряемый спектр проекцийпротонов размещают протонные детекторы 8 с электродами 5 и 6 (фиг. 1),формирующие электростатическое поле,необходимое для детектирования ускорения протонов, На входе детектороврасположены сетки 3 и 4 (фиг, 1),формирующие запорное электростатическое ноле, с помощью которого имеетсявозможность измерять фон и искомыйспектр проекций протонов, Последнийзависит от величины Ь и его вид показан на фиг, 2. Чувствительность этойзависимости иллюстрирует фиг, 3,на которой показана разность спектров35проекций в зависимости от величины Л,Измеренный спектр проекций протонов,сравнивается с теоретическим, вычисленным для различных значений Л, ииз условия наилучшего совпадения находится соответствующая величина Л. Для определения точности, которуюреально обеспечивает предлагаемыйспособ определения величины , используются контрольные эксперименты,основанные, в частности, на том, чтопри измерении спектра протонов долженвыполняться ряд точных равенств,которые являются следствием изотропности разлета протонов при распадесвободных нейтронов (скорость распадающихся медленных нейтронов пренебрегается).Можно отметить некоторые из них:551. При нулевом потенциале на сетках соленоида из его концов должновылетать точно одинаковое число протонов. 2. При наличии потенциалов на сет. ках увеличение числа протонов, вылетающих из одного конца соленоида, должно точно равняться уменьыению числа протонов, вылетающих из противоположного конца. 3. При максимальном потенциале на одной из сеток соленоида через другой его конец должно вылетать полное число протонов и это число должно быть точно в два раза больше числа, которое реализуется в пункте 1.4, Суммы чисел протонов, зарегистрированных иэ обоих концов соленоида, при любых потенциалах на сетках должны быть точно равны для одинаковых показаний нейтронного монитора, По. - скольку интенсивность нейтронов огромна, то его показания статически обеспечиваются дд очень высокой точности.Перечисленные равенства должны выполняться с той точностью, с какой эксперементальные результаты выдаются. В противном случае данные измере.ний рассматрчваются как недостоверные.Контрольные эксперименты, связанные с.определением искажений, вносимых сетками с электростатическим потенциалом на измеряемый спектр, основаны на том, что направленная скорость распадающихся нейтронов по сноему влиянию на измеряемый спектр протонов эквивалентна потенциалу Т на сетке и эту эквивалентность можно представить равенствомш рТ=ЕНшнгде Е- известная, заданная энергия монохроматических нейтронов;ш и ш - мас а нейтрона и протонагг Рсоответственно.Искомое искажение исследуется путем сравнения спектров протонов при разных значениях Т со спектрами протонов, измеренных при соответст вующих им энергиях Е .Влияние неоднородности магнитного поля соленоида можно исследовать путем измерения спектра протонов при разных размерах объема соленоида, из которого извлекаются для измерений протоны, для этого просто изменяется размер входных окон у протонных детекторов.Контрольные эксперименты, связанные с влиянием угловой расходимости нейтронного пучка (для этого немного изменяется длина нейтронного коллиматора), с углом наклона соленоида относительно нейтронного пучка, контрольные эксперименты с протонной пушкой, с моделированием распадов на ЭВМ при известном распределении магнитного поля в соленоиде, измеренным с необходимой точностью экспериментально.Важно, что в предлагаемом способе для каждой возможной ошибки при измерении протонного спектра можно найти соответствующий контрольный эксперимент для ее исследования и внесения необходимых поправок или полного ее устранения.Предлагаемый способ (по сравнению с известными) обладает следующими преимуществами. Измерения осуществляют с помощью соленоида в условиях 47-геометрии и это сильно увеличивает интенсивность исследуемого излучения, что сущест венно способствует повышению точности измерений. В эксперименте полностью отсекаются быстрые нейтроны и реакторный фон,которые мешают измерениям. В измерениях параметры пучка медленных нейтронов, спектр протонов от распада которых исследуется, хорошо известны и могут изменяться в соответствии с требованиями эксперимента. В измерениях осуществляют непрерывный контроль, связанный с про. веркой всех соотношений, которые являются следствием изотропного распределения скоростей протонов в про странстве.Формула изобретенияСпособ определения константы слабого взаимодействия Л, включающий .регистрацию спектра протонов от распада свободных нейтронов, сравнение результатов измерений с расчетными, в которые закладывают различные значения , и определение константы слабого взаимодействия из условия наилучшего совпадения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше. ния точности, формируют свободные от всех видов радиации поток монохро- . матических нейтронов с заданной энергией путем пропускания его через фильтры, направляют его в однородное магнитное поле, создаваемое соленоидом, линии напряженности которого для отделения потока протонов, рожденных от распада нейтронов, составляют угол с направлением потока нейтронов, на входе и выходе соленоида с однородным магнитным полем помещают детекторы для регистрации протонов, каждый из которых имеет на своем выходе электростатическое поле с изменяющейся величиной, измеряют в условиях 47(-геометрии проекцию энергий протонов на направление оД- нородного магнитного поля, и по изь меренным значениям находят их спектр.500956 7.0 0,9 0,5 Составитель С.КондратенкоА,Ревин Техред Л.Олийнык Ко рн екто дик 84 дписно водственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина,Заказ 4861/4НИИПИ Гос ударственного к 113035, Ммитета по изоб ква, Я, Ра ниям и открытиям при ГКНТ ССая наб., д. 4/5