несохранение чётности в ядрах

НЕСОХРАНЕНИЕ ЧЁТНОСТИ В ЯДРАХ - отсутствие определённой чётности ядерных волновых ф-ций по отношению к пространств, отражению (Р-инверсип), т. е. по отношению к одноврем. изменению направлений всех координатных осей на противоположные (см. Чётность ).Причиной Н. ч. в я. является слабое взаимодействие между составляющими ядро нуклонами (нейтронами и протонами). Ядерные силы с учётом слабого взаимодействия представляются в виде суммы доминирующего Р-чётного вклада сильного взаимодействия и малой Р-нечётной добавки слабого взаимодействия. Относит, величина (F)слабых межнуклонных сил в ядре определяется константой слабого взаимодействия (т - масса нуклона) и безразмерной массой пиона характеризующей межнуклонные расстояния в ядре:

В результате модули волновой ф-ции ядра до и после Р-инверсии отличаются друг от друга, вообще говоря, на относит, величину Малость эффекта затрудняет его эксперим. исследование.

Несохранение чётности на уровне порядка было зарегистрировано непосредственно в нуклои-иуклонном взаимодействии (1980) при рассеянии поляризов. протонов на поляризов. протонной мишени [1]. Однако открытие Н. ч. в я. было сделано раньше (1964). Оно стало возможным благодаря тому, что в ряде случаев есть усиление эффектов Н. ч. в я., предсказанное теоретически [2,3]. Известны три источника такого усиления - динамич., кинематич. и структурное.

Динамическое усиление. Если пренебречь слабым взаимодействием, то ядерному состоянию а с определённой чётностью отвечает волновая ф-ция y_а. При его учёте волновая ф-ция имеет вид суперпозиции, содержащей помимо небольшую примесь состояний с чётностью, противоположной чётности причём наиб, вклад в примесь даёт волновая ф-ция ближайшего по энергии состояния b ядра:

Здесь - матричный элемент гамильтониана слабого взаимодействия между нуклонами, - энергии состояний а и и. При отсутствии усиления Если энергии близки, то мало, что может усиливать примесь состояний с противоположной чётностью в т. е. до величины Благоприятные условия для динамич. усиления возникают в тяжёлых ядрах, где плотность энергетич. уровней велика, а расстояния между уровнями малы.

Кинематическое усиление. Амплитуда М ядерной реакции (см. Амплитуда процесса)или g - перехода между ядерными состояниями с образованием или распадом состояния с неопределённой чётностью может быть представлена в виде суммы:

здесь - амплитуды процесса (в пренебрежении слабым взаимодействием), соответствующие образованию или распаду состояний а и b, обладающих противоположными чётностями. Относит, величина не сохраняющего чётность вклада усилена, если "основная" амплитуда подавлена по к--л. кинематич. причине. Пусть и - амплитуды поглощения ядром медленных продольно поляризованных нейтронов с орбитальными моментами При поглощении могут образовываться резонансные состояния ядра (р- и s-резонансы) с одним и тем же моментом, но с противоположными чётностямп [чётность = Эти состояния смешиваются слабым взаимодействием, в результате амплитуда приобретает вид (2), т. е. возникает интерференция амплитуд противоположной чётности. Т. к. проекция спина нейтрона при Р-ин-версии не меняет знака, а импульс меняет, то проекция спина на импульс меняет знак при Р-инверсии. Поэтому при сохранении чётности сечение поглощения не может зависеть от знака продольной поляризации нейтрона и должно оставаться неизменным при изменении поляризации на противоположную. Несохрапение чётности проявляется в неодинаковости отвечающих амплитуде (2) сечений поглощения нейтронов, поляризованных по импульсу и против импульса. В р-резонансе отношение пропорц. где- ширины р- и s-резонансов, k - импульс нейтрона, R - радиус ядра. Для нейтронов с энергией порядка 1эВ фактор кинематпч. усиления 1/kR достигает 10³.

Если ядерные состояния не обладают определённой Р-чётностыо, то становится возможным испускание в одном и том же переходе магн. и электрич. g-квантов одинаковой мультипольности, т. е. с одинаковыми полными: моментами, но противоположными чётностями. При равной мультипольности маги, переходы происходят с меньшей вероятностью, чем электрические. Если "основной" переход (с сохранением Р-чётности) - магнитный, то "примесный" электрич. переход будет происходить с большей вероятностью (см. Гамма-излучение ).Пусть М_а и M_b - амплитуды испускания магн. и электрич. квантов, тогда М_а подавлена по сравнению с М_b в раз ( - ср. скорость нуклона в ядре), а эффект усилен в раз.

Структурное усиление имеет место в случае, когда в ф-ле (2) "основная" амплитуда М_а подавлена по срав-неипю с M_b, вследствие структурных особенностей состояний ядра, участвующих в переходе. Напр., "основ-нон" Ml переход с испусканием g-кванта с энергией 482 кэВ в ядре ¹³¹Та подавлен, т. к. сопряжён с изменением орбитального момента нуклона на 2, а примесный Ei переход не подавлен. Структурное усиление может достигать величины -

Впервые Н. ч. в я. наблюдалось в угл. распределении -квантов, испускаемых при захвате поляризов. тепловых нейтронов ядром При сохранении чётности угл. распределение -квантов ( - угол между импульсом -кванта и направлением поляризации нейтронов) не должно зависеть от знака проекции спина нейтрона на импульс-кванта и, следовательно, должно быть симметричным относительно направления поляризации нейтронов. На опыте была обнаружена асимметрия, описываемая ф-лой:

причём (в отсутствие усиления можно было бы ожидать значение ). Впоследствии аналогичная асимметрия была обнаружена в опытах с др. ядрами. При захвате неполяризованных нейтронов ядрами несохранение чётности приводит к появлению циркулярной поляризации у испускаемых g-квантов. Это явление также наблюдалось в реакции ¹¹³Cd(n, g)¹¹⁴Cd.

Зависимость от энергии нейтронов отношения e прозрачности мишени из La для нейтронов с поляризациями, направленными по импульсу и против импульса, к сумме этих прозрачностей.

Макс. Н. ч. в я. было обнаружено при исследовании поглощения ядрами ¹³⁹La продольно поляризов. нейтронов с энергией 0,75 эВ, отвечающей р-резонансу [5, 6, 7, 8]. Наблюдалось изменение прозрачности ядерной мишени для нейтронов при изменении знака их продольной поляризации (рис.). Возникающая за счёт Н. ч. в я. разность сечений поглощения в резонансе достигает 10%. Увеличение эффекта в 10⁶ раз происходит за счёт его динамич. и кинематич. усилений. Несколько меньший эффект наблюдался и для др. ядер. Н. ч. в я. приводит также к появлению продольной поляризации у первоначально не-поляризов. пучка нейтронов после его прохождения через ядерную мишень.

При прохождении поперечно поляризов. нейтронов через вещество несохранение чётности приводит к вращению спина нейтрона вокруг направления его движения [8].

Н. ч. в я. обнаружено также при исследовании деления ядер U и Рu под действием поляризов. нейтронов [9]. Лит.: 1)Копелиович В. Б., Новые результаты по нарушению Р-четности в протон-протонном и нуклон-ядерном взаимодействии, "УФН", 1981, т. 134, с. 731;2) Шапиро И. С., Ядерные силы, не сохраняющие четность, "УФН", 1968, т. 95, с. 647; 3) Блин-Стойл Р., Фундаментальные взаимодействия и атомное ядро, пер. с англ., М., 1976;4) Абов Ю. Г., Крупчицкий П. А., Нарушение пространственной четности в ядерных взаимодействиях, "УФН" 1976, т. 118, с. 141; 5) Алфименков В. П., Нарушение пространственной четности в упругом канале взаимодействия нейтронов с ядрами, "УФН", 1984, т. 144, с. 361; 6) Франк И. М., Модель составного ядра Н. Бора и нарушение четности, "УФН", 1986, т. 149, с. 689; 7) Карманов В. А., Лобов Г. А., В зеркальном микромире, "Наука в СССР", 1988, № 6, с. 3; 8) Сушков О. П., Фламбаум В. В., Нарушение пространственной четности при взаимодействии нейтронов с тяжелыми ядрами, "УФН", 1982, т. 136, с. 3; 9) Данилян Г. В., Несохранение пространственной четности при делении ядер, "УФН", 1980, т. 131, с. 329.

В. А. Карманов.

   <<      Предметный указатель      >>