Измерение спиральности электронного нейтрино тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ТРЕХУРОВНЕВАЯ СИСТЕМА РЕГИСТРАЦИИ, ОБРАБОТКИ

И АНАЛИЗА С1ЖТРОМЕТРИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ.

§ I. Назначение системы

§ 2. Аппаратурная организация системы.

2.1. Организация нижнего уровня

2.2. Организация среднего уровня.

2.3. Организация верхнего уровня.

2.4. Организация управления системой.

§ 3. Программная организация системы

3.1. Обеспечение работы с аппаратурой

КАМАК.

3.2. Сбор цифровых данных от спектрометров

3.3. Хранение и поиск данных.

3.4. Визуальное представление спектров

3.5. Предварительная обработка спектров

3.6. Полная обработка спектрометрических данных.

§ 4. Информационная система для ядерноспектроскопических экспериментов.

Выводы.

ГЛАВА П. ПРИМЕНЕНИЕ ТРЕХУРОВНЕВОЙ СИСТЕМЫ РЕГИСТРАЦИИ, ОБРАБОТКИ И АНАЛИЗА С1ЖТРОМЕТРИЖЖОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РАСПАДА 205АI

§ I. Исследование излучений при распаде 20ЪА1 . Мультипольности переходов в

205Ро

1.1. Условия эксперимента

1.2. Результаты измерений.

§ 2. Схема распада 20541 - 205Ро

§ 3. Анализ результатов

Выводы

ГЛАВА Ш. ИЗМЕРЕНИЕ СПИРАЛЬНОСТИ ЭЛЕКТРОННОГО НЕЙТРИНО

§ I. Постановка эксперимента.

§ 2. Данные предыдущих экспериментов.

2.1. Эксперимент Гольдхабера и др.

2.2. Эксперимент Марклунда и Пейджа

2.3. Эксперимент Пала сингала.

2.4. Анализ результатов экспериментов

§ 3. Установка для измерения спиральности.

§ 4. Контрольные измерения.

4.1. Естественный радиоактивный фон.

4.2. Радиоактивный источник.

4.3. Резонансное рассеяние

4.4. Циркулярная поляризация /963,4 кэВ.

§ 5. Результаты эксперимента

§ 6. Спиральность нейтрино

Выводы

ЗАШНЕНИЕ. III

В последние годы интенсивно разрабатываются теории, объединяющие сильные и электрослабые взаимодействия (т0н. Великое объединение). Одним из главных предсказаний этих теорий является существование массы у нейтрино, что привело бы к наблюдению таких явлений, как осцилляции нейтрино , и в случае майоранов-ских масс - двойного безнейтринного бета-распада, а также проявилось бы в изменении формы бета-спектра в граничной области энергий. К выводу о существовании конечной массы у нейтрино приводят и современные космологические теории.

С массой нейтрино непосредственно связана и другая фундаментальная его характеристика - спиральность. В случае электронного нейтрино величина спиральности наиболее точно была определена в классическом опыте Гольдхабера, Гродзинса и Саньяра в 1958 г. Суть эксперимента заключалась в измерении спиральности гамма-квантов после Гамов-Теллеровского бета-перехода и его сравнении с расчетным значением при заданной спиральности нейтрино. Сравнивая полученное значение в опыте (н|ксп* = -0,67+0,10) с расчетной величиной при И; = -I (Н^еоР* = -0,84), авторы пришли к выводу о 100$ продольной поляризации нейтрино. Это заключение остается в силе и при учете всех известных до настоящего времени экспериментов типа Гольдхабера.

Однако, как будет показано в настоящей работе, последовательный учет всех факторов, влияющих на спиральность гамма-квантов, приводит к оценке н|еор* = -0,93+0,01. Таким образом, налицо расходимость результатов расчета и эксперимента, которую можно рассматривать как указание на неполную продольную поляризацию нейтрино, Hi/ £ -I, т.е. на существование массы, а значит, на существование отмеченных выше чрезвычайно интересных процессов. Следовательно, очевидна необходимость повторения эксперимента по измерению спиральности нейтрино с помощью современной техники и методики ядерно-спектроскопического эксперимента.

Для решения возникающих при этом задач, равно как для проведения работ в рамках программы ЯСНАПП, связанных с применением прецизионных ядерно-спектроскопических методов, необходимо создание единой автоматизированной системы, охватыващей все эта-^ пы исследования - от регистрации до полного анализа спектроскопической информации. Подобной системе целесообразно придать иерархическую структуру.

Основными целями настоящей работы являлись: а) Создание трехуровневой системы сбора, обработки и анализа спектрометрической информации, основанной на современных технике детектирования, электронной аппаратуре и вычислительных средствах; разработка программного обеспечения. б) Создание автоматизированной информационной системы для ядерно-физических исследований по программе ЯСНАПП-2 с распределенным по трем уровням банком ядерных данных. one в) Исследование бета-распада Д 4 с помощью трехуровневой системы и анализ ситуации с информационным обеспечением планируемых по программе ЯСНАПП-2 экспериментов на этом примере. г) Проведение детальных расчетов величины спиральности гамма-квантов с энергией 963,4 кэВ из распада 152т Ец на основе современных ядерно-спектроскопических данных и исследование зависимости этой величины от значения разности масс "^^Еи и температуры источника и резонансного рассеивателя. д) Создание в рамках трехуровневой системы спектрометра для измерения степени циркулярной поляризации гамма-квантов и определение спиральности нейтрино из распада Ей.

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения, в котором кратко сформулированы общие выводы. В конце каждой

Основные результаты исследований, вошедших в диссертацию, докладывались и обсуждались на ХХХШ (1983 г., Москва), XXXI7 (1984 г., Алма-Ата) Всесоюзных совещаниях по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра, на XI (1983 г., Братислава) Международной конференции по ядерной электронике, на У1 (1981 г., Новосибирск) Всесоюзной конференции по автоматизации научных исследований, на Международной конференции по физике ядра в Дебрецене (1983 г., Венгрия), на конференции "Нейтрино 84" (Дортмунд, ФРГ, 1984 г.), на семинарах по физике атомного ядра ЛЯП ОИЯИ.

В заключение считаю своим приятным долгом выразить глубокую благодарность научному руководителю, доктору физико-математических наук Ц.Вылову за руководство, постоянное внимание и помощь в выполнении настоящих исследований, а также члену-корреспонденту АН СССР В.П.Дкелепову, профессору К.Я.Громову за предоставленную возможность проведения этих работ.

Особую благодарность и искреннюю признательность хочу выразить В.Н.Покровскому и В.М.Горожанкину за постоянную поддержку, ценные советы и плодотворное сотрудничество.

Я очень благодарен В.Г.Калинникову за оказанную помощь на разных этапах выполнения работы.

Я искренне признателен А.Ф.Новгородову, Н.А.Головкову, В.Г.Чумину, М.Я.Кузнецовой, А.И.Иванову, Н.А.Лебедеву, А.Марино-ву, А.Минковой, А.Н.Силаеву, Н.И.Журавлеву, В.Т.Сидорову, И.Н.Чу-рину, А.И.ОДуминову, И.К.Кульджанову, Р.Ражаббаеву, А.В.Саламатину, внесшим важный вклад в совместные работы, а также многим сотрудникам Отдела ядерной спектроскопии и радиохимии, помогавшим на разных этапах выполнения исследований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ