СЛОВАРЬ ЮНОГО ФИЗИКА

БЕТА-РАСПАД

Бета-распад становится возможным тогда, когда замена в атомном ядре нейтрона на протон (или, наоборот, протона на нейтрон) энергетически выгодна и получающееся новое ядро имеет меньшую массу покоя, т. е. большую энергию связи. Избыток энергии распределяется между продуктами реакции.

Когда физики начали изучать р-распад, о существовании нейтрино (ve или ve), обладающего огромной проникающей способностью, ничего не было известно.

Загадка, с которой столкнулись экспериментаторы,— сплошной энергетический спектр электронов, излучаемых при р-распаде. В этом процессе на долю дочернего ядра приходится ничтожная часть освобождающейся энергии. Вся она идет на электрон, и поэтому все р-частицы должны были бы иметь одинаковую энергию Е0. А на опыте наблюдалась такая картина: испускались электроны любой энергии, вплоть до максимально возможной — Ео.

Физики предположили, что виноват источник: р-частицы теряют свою энергию, когда проходят сквозь его материал. Для проверки этой гипотезы несколько групп экспериментаторов поставили калориметрические опыты. Делались они так: радиоактивный источник помещали в калориметр с такими толстыми стенками, чтобы р-частицы в них полностью поглощались. Это позволило измерить всю энергию, выделяющуюся за определенное время.

Потом рассчитали энергию, приходящуюся на одну р-частицу. Экспериментаторы ожидали, что она окажется близкой к Ео, но всякий раз получали величину, приблизительно в 2 раза меньшую.

Выход из положения нашел швейцарский физик-теоретик В. Паули. Он высказал предположение, что при p-распаде испускается частица, обладающая несравненно большей проникающей способностью, чем электроны. Ее не могут задержать стенки калориметра, и она уносит с собой часть энергии. Так родилось представление о нейтрино.

Теория p-распада была создана в 1934 г. итальянским физиком Э. Ферми. В ней ученый предположил, что электрон и нейтрино рождаются в момент распада нуклона в ядре. Он ввел в теорию константу G, которая играла для p-распада такую же роль, что и заряд е для электромагнитных процессов, и вычислил ее величину на основании экспериментальных данных.

Теория Ферми позволила рассчитать форму p-спектров и связать граничную энергию распада Ео со временем жизни радиоактивного ядра. Нейтрино в этой теории имело заряд, равный нулю, и нулевую массу (во всяком случае, mv< те).

В течение следующих лет теорию стремились видоизменить, дополнить и усложнить, поскольку казалось, что она слишком проста и не описывает всех опытных данных. Прошло несколько десятилетий, прежде чем физики убедились, что все эти дополнения основаны на ошибочных экспериментах, а путь, выбранный Ферми, правильный. Созданная сейчас теория объединенного слабого и электромагнитного взаимодействия включает его как первое приближение Приведем некоторые данные о бета-распаде ядер.

Граничная энергия р-частиц (Ео) — от нескольких КэВ до ~ 17 МэВ.

Время жизни ядер по отношению к р-распа- ду —от 1,3- Ю-2 с до ~ 2-Ю13 лет.

Пробег р-частиц в легких веществах — несколько сантиметров. Они теряют свою энергию на ионизацию и возбуждение атомов.