После открытия в1957 г. нарушения пространственной четности и установления V-A-природы слабого взаимодействия (что означало наличие дополнительного «кирального» запрета) шансы на наблюдение 2р)распада сильно упали — стало ясно, что вероятность такого процесса может быть много меньше, чем для 2р (2v )перехода. Напомним, что в1956 г. было теоретически предсказано (Ц.Ли и Ч.Янг), а в1957 г. экспериментально подтверждено (Ц.Ву) нарушение зеркальной симметрии в слабых взаимодействиях. Подробно о развитии физических представлений, связанных с процессом бета-распада, можно прочитать в прекрасном историческом обзоре С.С.Герштейна, здесь только приведем самую необходимую для понимания настоящей статьи формулировку из него: «Л.Д.Ландау, а также независимо А.Салам и сами Ц.Ли с Ч.Янгом указали на возможность существования, так называемого двухкомпонентного, или спирального, нейтрино, у которого спин направлен всегда строго по импульсу (или против импульса) частицы. Проведенные вскоре эксперименты подтвердили вторую возможность: спин нейтрино направлен против его импульса, т.е. нейтрино представляет собой левый «винт», в то время как антинейтрино — правый. Такая спиральная структура возможна только для частиц с нулевой массой покоя, движущихся со скоростью света. Для частиц, обладающих массой покоя, всегда существует система координат, где эта частица покоится, и спин ее может иметь произвольное направление. Однако состояние подобных частиц можно представить как суперпозицию левых и правых спиральных состояний. В отличие от безмассовых, массивная частица в левом спиральном состоянии может с некоторой вероятностью обладать спином, направленным по импульсу, а в правоспиральном — спином, направленным против него. Вероятность таких состояний при высокой энергии мала. Она равна приблизительно (те²/е)2, где т — масса покоя частицы, а е — ее энергия, т.е. в левоспиральном состоянии спин частицы при е >> те² направлен в основном против импульса частицы, а в правоспиральном — по нему». Поэтому даже если нейтрино — майорановская частица с массой, отличной от нуля, вероятность 2P(0v)распада умножается на фактор (те²/е)2. Например, при массе нейтрино 1 эВ и энергии ~1 МэВ данный фактор равен ~10-12.

Несмотря на пессимистические прогнозы, определенный интерес к 2р-процессам сохранялся и в те годы. Вероятность 2P(0v)распада в предположении о существовании у нейтрино майорановской массы была впервые вычислена в1960 г. Одновременно стала рассматриваться и другая возможность: примесь правых токов при дополнительном предположении о тождественности нейтрино и антинейтрино. Тогда же стало понятно, что поиски 2р-распада могут быть хорошим подспорьем в проверке закона сохранения лептонного числа.

Экспериментальные исследования в этот период были немногочисленны, но отличались очень высоким уровнем. Для 48Са чувствительность была доведена Е.Матеосяном и М.Гольдхабером до 2-1020 лет, т.е. впервые в счетчиковых экспериментах был преодолен уровень в 10 20 лет. Причем рабочее вещество детектора было изготовлено из обогащенного исследуемого материала (кристалла фтористого кальция, содержащего11.4 г48Са с обогащением 96.6%). Так впервые была осуществлена схема «детектор = исследуемое вещество». В1967 г. Э.Фиорини с соавторами впервые использовал для поиска 2р-распада Ое детектор и сразу же получил ограничение на время 2р-распада 76Ge — Г1/2 >31020 лет, т.е. абсолютно лучший в то время результат для счетчиковых экспериментов. В конце концов, ограничение было доведено до фантастического по тем временам значения Tip > 5-1021 лет. Тем самым были продемонстрированы прекрасные перспективы германиевых полупроводниковых детекторов для поиска 2р-распада.

Практически в то же время группа Ц.Ву провела два замечательных эксперимента на установке, состоящей из стримерной камеры в магнитном поле (осуществлялась визуализация треков и измерялась энергия частиц) и пластических сцинтилляторов (определялась одновременность вылета электронов и измерялась энергия электронов). На этой установке были получены очень жесткие ограничения на 2р-распад для изотопов с высокой энергией 2р-перехода: 48Са (4.272 МэВ) — Г1/2 > 2-1021 лет и 82Se (2.995 МэВ) — Г1/2 > 3.1-1021 лет. Подчеркнем, что в1967 г. именно при работе группы Ву с 48Са чувствительность счетчиковых экспериментов впервые превысила значение 1021 лет.

Нужно отметить, что в начале 80-х эти результаты для 48Са, 82Se и 76Ge служили некой путеводной звездой. Все, кто тогда начинал заниматься 2р-распадом, сверяли свои планы и мечты именно с ними. И потребовались значительные усилия, чтобы достичь такой чувствительности для новых экспериментов. Даже сейчас (спустя 35-40 лет!) они продолжают вызывать восхищение.

Во второй половине 60-х несколько групп выполнили геохимические эксперименты для 130Те и 82Se. В итоге группами Н.Такаоки и Т.Кирсте — не был подтвержден результат1950 г. для 130Те и группой Кирстена впервые наблюдался 2р(2v) распад 82Se. В1975 г. в геохимическом эксперименте группой О.Мануэля впервые был зарегистрирован 2р-распад 128Те, и было определено отношение T1/2(130Te)/T 1/2(128Te).

Основные достижения этого периода: получение чувствительности к 2P(0v)распаду выше 1021 лет в экспериментах с 48Са, 76Ge и 82Se, регистрация 2р(2v)распада в геохимических экспериментах с 130Те, 128Те и 82Se. Главные роли сыграли Э.Фиорини, Ц.Ву, Т.Кирстен, О.Мануэль.

Добавить комментарий