Нейтроны распадаются и с излучением фотонов

Нейтроны распадаются и с излучением фотонов
12.12.05 | Физика, Игорь Иванов | Комментировать
Экспериментально обнаружен
новый тип распада нейтрона —
радиационный бета-распад. Это
открытие стало возможным
благодаря развитию детекторов
частиц низкой энергии.
Так представляет себе распад нейтрона
художница-авангардист Доун Мезон (Dawn Meson)
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 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 одинединственный 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
2
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.
Игорь Иванов
ELEMENTY.RU