Сначала основной мотивацией для экспериментов по поиску 2р-распада была возможность определить природу нейтрино (кто прав — Дирак или Майорана?). Теоретические оценки тех лет давали совершенно разные значения времени жизни ядер для двух вариантов. Для майорановского нейтрино (0v-распад) это ~ 1015-1016 лет, а для дираковского (2v-распад) это ~ 1021-1022 лет. И было ясно, что, если нейтрино имеет майорановскую природу, 2р (0v) распад может быть зарегистрирован существовавшими в то время детекторами.

Из-за Второй мировой войны активные научные исследования возобновились только во второй половине 40-х годов. Первый эксперимент по поиску 2р-распада был проведен в1948 г. Е.Файермэном. Он искал 2р-распад изотопа 124Sn с помощью гейгеровских счетчиков и установил предел на период его полураспада >3-1015 лет. В этом эксперименте число событий с двумя электронами измерялось на основе совпадения сигналов от гейгеровских счетчиков в фольге, изготовленной из 124Sn, а затем сравнивалось с числом таких событий в фольге из материала, не содержащего ядер 124Sn. По отсутствию превышения в скорости счета для образца из 124Sn был сделан вывод о ненаблюдении двойного бета-распада и вычислен предел на период полураспада. В1949 г. Файермэн осуществил новый эксперимент со 124Sn и получил положительный результат Tip = (4 — 9)1015 лет. Уже в этом пионерском эксперименте был использован обогащенный радиоактивным изотопом образец олова (25 г, степень обогащения 54%). К сожалению, результат не был подтвержден последующими, более чувствительными экспериментами, выполненными в 1951-1953 гг. Лучшее ограничение для 124Sn составило Tip >2-1017 лет. В те годы довольно часто появлялись «положительные» результаты, которые потом закрывались последующими экспериментами. Так, «положительный» эффект наблюдался также в 100Мо, 48Са и 96Zr. Тогда же впервые были проведены поиски 2р+и ЕСр+процессов (последнее сокращение обозначает двойной позитронный распад и электронный захват с одновременным испусканием позитрона). Для обнаружения 2р-процессов применялись самые современные по тем временам методики и детекторы: гейгеровские, пропорциональные и сцинтилляционные счетчики, камера Вильсона, ядерная фотоэмульсия. В качестве испытуемых образцов сразу же стали широко использовать обогащенные изотопами образцы (48Са, 94Zr, 96Zr, 124Sn). Установки начали помещать глубоко под землей (для подавления фона от космических лучей), организовывали пассивную и активную защиту. Тем не менее, чувствительность счетчиковых экспериментов в то время не превышала по периоду полураспада ~1017-1018 лет. Заметим, что в1956 г. первый эксперимент по поиску 2р-распада был проведен и в СССР.

В1949 г. впервые был выполнен геохимический эксперимент для 130Те, превращающегося в результате 2р-распада в 130Хе. Эта методика основана на выделении ксенона из древних минералов (возрастом до нескольких миллиардов лет) с их последующим изотопным анализом. Обнаружение избыточного количества 130Хе (с учетом возможного вклада в эффект различных ядерных реакций — под действием нейтронов, космических лучей и т.д.) свидетельствует о существовании 2р-распада исходного ядра и позволяет определять период его полураспада. Таким образом, подобные эксперименты — это эксперименты со временем экспозиции до нескольких миллиардов лет! Чувствительность первого же геохимического эксперимента существенно превысила возможности счетчикового; полученный предел составил >8-1019 лет. И уже в1950 г. М.Ингрэм и Дж.Рейнольдс зарегистрировали 2р-распад 130Те, Tip = = 1.4-1021 лет. Поначалу к этому результату отнеслись достаточно скептически и всерьез не воспринимали, но по прошествии 15-20 лет стало ясно, что тогда действительно впервые наблюдался 2р(2v)распад. И это было еще в1950 г.!

В том же году был проведен и первый радиохимический эксперимент с 238U. Сущность работы состояла в поисках 238Pu (Г1/2 = 87.7 года), который должен был образоваться в результате 2р-распада 238U. С этой целью из14 кгочищенной окиси урана, хранившейся в течение шести лет, выделялся плутоний и по счету а-частиц определялось присутствие 238Pu. Эффект обнаружен не был, и в итоге был получен лишь предел Г1/2 > 6-1018 лет.

Основное достижение этого периода (как выяснилось много лет спустя): первое наблюдение 2р (2v)распада (геохимический эксперимент с 130Те); оно на счету М.Ингрэма и Дж.Рейнольдса.

Добавить комментарий