Устройство для измерения тройных угловых корреляций при бета-распаде

СООЭ СОВЕТСНИХ ЦИАЛИСТИЧЕСНИХ СПУБЛИН 8012 5420 511 4 С О Т 1/2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ФфСер ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Объединенный институт ядерных исследований(56) ЗоЬпяоп С,Н. ег. а 1. Ргес 1 я 1 оп Меаяцгешепг. оК Еесо 11 ЕпегВУ Ярессгиш Егош где Весау ог Не ., - РЬуяхса 1 Вечдет, 1963, ч. 132, р.1149.Григорьев В,К. и др. Измерение угловой Р - 1 корреляции при бета- распаде свободного нейтрона. - Ядерная физика, т.б, 1967, с. 329.Авторское свидетельство СССР Иф 1257727, кл, С 01 Т 1/36, 25.12.84.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТРОЙНЫХ УГЛОВЫХ КОРРЕЛЯЦИЙ ПРИ БЕТА-РАС(57) Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике низкихэнергий. Целью изобретения является получение информации о нарушении Гкомбинированной четности в бета-распаде. Изобретение представляет собой эксперимент по поиску нарушения указанной четности с использованием новой методики - применения перестраиваемого импульсного или непрерывного лазера с поляризованным излучением,бета-спектрометра и системы регистрации резонансного возбуждения атомов отдачи на основе световода и фотоумножителя. Обнаружение указанного нарушения четности становится возможным благодаря определенному расположению осей коллиматора бета-спектрометра и лазерного излучения, а также определенной настройке лазера, Попредварительным оценкам, статическая точность сравнима с точностью в других подобных экспериментах, Однако изобретение позволяет значительно расшйрить диапазон исследуемых яд в область тяжелых ядер и ядер с нулевым начальным спином, а также исключить трудоемкий процесс поляризации распадающихся ядер. 8 ил, 1285420О 20 25 На фиг.2-6 показаны Р - импульс бета-частицы от -го распада (=1, 2,3.,.); ц; - импульс нейтрино от д-го распада, К; - импульс ядра отдачи от -го распада; Р;, ц,. - векторное произведение Р и Ч,; Т - спин ядра отдачи; 6 ф - лазерное излучение с правой круговой поляризацией; б - лазерное излучение с левой круговой поляризацией. 35 40 Устройство содержит радиоактивный источник 1, помещенный в вакуумную камеру. напротив бета-спектрометра 2 с колиматором 3. Перестраиваемый лазер 5 с компенсатором б расположен так, чтобы его ось образовывала прямой угол с осью коллиматора 3, но не пересекалась с ней. Такое взаимное расположение перечисленных элементов поясняется на фиг,1 условной секущей плоскдстью, проведенной через источник 1 и ось коллиматора 3, Напротив источника 1 и зоны, облучаемой лазером 5, помещена система 7 регистрации резонансного возбуждения, представляющая собой, например, фотоумножитель со световодом. Выход системыи бета-спектрометра 2, а также вход 4550 Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике низкихэнергий и может быть использованодля изучения природы взаимодействияи для поиска нарушений комбинированной четности при бета-распаде.Цель изобретения - получение информации о нарушении комбинированнойчетности при бета-распаде путем измерения тройных спин-бета-нейтринных угловых корреляций.На фиг.1 показана блок-схемапредлагаемогоустройства; на фиг. 2-6 -различные возможные положения импульсов бета-частицы, ядра-отдачи и нейтрино; на фиг,7 и 8 - примеры выполнения блока управления при использовании соответственно импульсногоили непрерывного лазеров,Устройство содержит радиоактивный источник 1, бета-спектрометр 2,коллиматор 3, условную секущую плоскость 4, перестраиваемый лазер 5,компенсатор б, систему 7 регистрации резонансного возбуждения и систему 8 управления, Вакуумная камера,в,которую помещен источник 1 и в которой происходит движение исследуемых частиц, не показана лазера 5 подключены к системе 8 управления.Устройство работает следующимобразом,При бета-распаде в источникеспектрометр 2 регистрирует только тебета-частицы, которые проходят черезколлиматор 3 и, следовательно, имеют вполне определенный в пространстве импульс Р. Еейтрино и ядро отдачи при этом могут вылетать в любомнаправлении (фиг,2), но в силу закона сохранения импульса все три вектора Р;, Ч и К (где К - импульс ядра отдачи для -го распада)лежат в одной плоскости. Из всегомножества таких плоскостей выделяется только одна плоскость, перпендикулярная оси лазера (фиг,З). Это достигается настройкой лазера на длину волны, соответствующую нулевому доплеровскому сдвигу оптических линий частицы отдачи (атома или иона), т.енулевой скорости частицы отдачи в направлении на лазер. Такие частицы отдачи резонансно .возбуждаются лазерным излучением и затем регистрируются системой 7 (фиг.1), например, по резонансной флуоресценции. Система 8 (фиг.1) обеспечивает при этом режим совпадений с бета- частицей. Таким образом, устройство регистрирует лишь те бета-распады,для которых вектор Р направлен по оси коллиматора 3 в сторону спектрометра 2, а векторы ; и У; лежат в плоскости 4 (фиг.З), т.е. распады, для которых векторное произведениеР 1, ц.; параллельно оси лазера. Для опредепения знака величины1;, использовано то обстоятельство, что оси лазера 5 и коллиматора 3 не пересекаются: на фиг.4 лазер 5 сдвинутвправо от оси коллиматора 3. При этом в лазерный луч попадают только те ядра отдачи, для которых К направлен ьправо (=1 на фиг.4), т.е. векторР;, с; направлен вверх; те же ядра, для которых вектор Р, о направлен вниз (=2 на фиг.4), дви/жутся влево и просто не попадают подидействие лазерного излучения, а потому и не регистрируются. Благодарякомпенсатору 6 лазерное излучение имеет круговую поляризацию и по оптическим правилам отбора взаимодействует преимущественно с теин частиФцами отдачи, спин которых 1 направ3 1285420 пен по ходу луча (для б-поляризации, фиг.б) или навстречу лучу (для 6 -поляризации, фиг,5), Таким образом, поскольку направления Луча и вектораР, Я для регистрируемых распадов совпадают (фиг.5 и 6), оба они направлены вертикально вверх, устройство регистрирует в случае 6 -поляризации лишь те распады, для которых спин и вектор Р, 1 1 парал лельны, т.е. (1, 1 Р, ц ) О, а в случае б -поляризации - те распады, для которых 1 и Г, .1 антипараллельны, т.е, (1,Р,) (ОИсследовав равное число бета-рас падов для двух противоположных видов поляризации, определяют относительную разницу в количестве зарегистрированных событий, которая и являет. ся, с точностью до статического 20 поправочного множителя, коэффициентом тройной угловой спин-бета-нейтринной (1, 1 Г, -корреляции.Неравенство этого коэффициента нулю означало бы открытие несохранения комбинированной зарядово-пространственной СР-четности в бетараспаце (что в настоящее время обнаружено лишь при частном случае распада Кмезона). 30Предлагаемое .устройство позволит 4при активности источника 1 О распадов/с. Такая активноСть может бытьполучена при облучении газовой мишени ЯГ (или СС 1 ) пучком альфа-частиц (или протонов) с энергией 10 -20 МэВ и интенсивностью 5 мкА, Указанная точность сравнима с точностью,полученной в других экспериментах поисследованию несохранения Т-четности.Блок 8 управления, выполняет следующие функции,1-й вариант (при использовании импульсного ждущего лазера).По сигналу о регистрации бета-частицы спектрометром 2 блок запускаетлазер 5 и открывает систему 7 регистрации частиц отдачи на малое времяпорядка 0,1 мкс; ведет подсчет зарегистрированных частиц отдачи и бетачастиц для последующей нормировки результатов на одинаковое число распадов (фиг.7).Выполнениеэтих функций можновозложить также на микроЭВМ,2-й вариант (при использованиинепрерывного лазера).Блок выделяет сигналы от регистрирующей системы 7, совпадающие вовремени с сигналами от спектрометра 2, и ведет их подсчет. Кроме того, ведет подсчет зарегистрированныхбета-частиц и частиц отдачи для последующей нормировки на одинаковоеЗ 5 число распадов (фиг.8).Как и в первом случае, блок можетзаменить микроЭВМ. Формула .изобретения 40 45 50 55.ловых корреляций, бета-спектрометр пересекаются. проводить эксперименты по поиску несохранения комбинированной заряднопространственной четности при бетараспаде путем измерения тройныхспин-бета-нейтронных угловых корреляций с новой метоДикой известнымиустройствами и без получения пучков поляризованных ядер. При этом,становится возможным исследованиераспадов ядер с малой энергией распада и с нулевым начальным спином,тогда как ранее известным устройством исследование таких распадов(например, типа О - 1 ) было недоступно в силу того, что в них определялось направление спина не конечного, а начального ядра. Это позволяет расширить диапазон исследуемыхядер в область более .тяжелых ядер,где, возможно, исследуемый эффектпроявляется более. сильно,Предварительный расчет эксперимента по исследованиюраспада ядра . Аг показывает, что для получения точности в разнице коэффициента тройных угловых корреляций аЭ Ж 10 необходимо время около 20 - 30 сут Устройство для измерения тройных угловых корреляций при бета-распаде, включающее вакуумную камеру с радиоактивным источником, бета-спектрометр, перестраиваемый лазер, компенсатор, систему регистрации и систему управления, выход которой соединен с входом перестраиваемого лазера, а вход - с выходом бета-спектрометра и системы регистрации возбуждения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью получения информации о нарушении комбинированной четности при бета-распаде путем измерения тройных спин-бета-нейтринных угснабжен коллиматором, а ось лазерарасположена под прямым углом к осиколлиматора, причем указанные оси неТираж 73П 1 И Государственно по делам изобретен 113035, Москва, Ж,Подписно го комитета СССий и открытийРаушская наб Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектн