Шрифт:
АНАЛИЗ 1) РЕАКЦИИ H^2 (БЫСТРЫЙ) +H^2->H^1+H^3
1) Приведённые здесь экспериментальные данные были опубликованы в статье Е.N. Strait, D.М. Van Patter, W.W. Buechner, A. Sperduto, Physical Review, 81, 747 (1951). Авторы выражают признательность Бюхнеру и Спердуто за дополнительную информацию и за обсуждение последовательной интерпретации этих данных.
Законы сохранения импульса и энергии:
E
+
m
=
E
+
E
(сохранение энергии),
(94)
p
x
+
0
=
0
+
p
x
сохранение
компоненты x
импульса
(95)
0
+
0
=
p
y
+
p
y
сохранение
компоненты y
импульса
(96)
0
+
0
=
0
+
p
y
сохранение
компоненты z
импульса
(97)
Нижние индексы указывают здесь массовое число изотопа, а черта над символом означает, что эта величина взята после реакции.
Любое из четырёх уравнений (94) — (97) может рассматриваться как независимый источник информации о ядре трития — либо относительно его энергии, либо о соответствующей компоненте его импульса. Но нас интересует не вся совокупность этой информации — мы хотим найти одну простую характеристику ядра трития, не совпадающую ни с одной из этих четырёх величин, а именно его массу покоя. К счастью, эта масса покоя определяется как абсолютная величина 4-вектора энергии-импульса:
m^2
=
E
^2
–
(
p
x
)^2
–
(
p
y
)^2
–
(
p
z
)^2
.
(98)
Подставим в эту формулу величины компонент из уравнений (94)—(97); мы получим тогда
m^2
=(
E
+
m
–
E
)^2-(
p
x
+0-0)^2-(0+0-
p
y
)^2-
– (0+0-0)^2
=
=
[
E
^2-0-(
p
y
)^2-0]
+
[E^2-(p
x
)^2-0-0]
+
+
m^2
–
2m
E
+
2m
E
–
2E
E
=
=
[m^2]
+
[m^2]
+
+
m^2
–
2m
E
+
2m
E
–
2E
E
=
=
m^2
+2
(m+E)
(m-
E
)
,
m^2
=
m^2
+2(
m
+
m
+
T
)(
m
–
m
–
T
).
(99)
Мы воспользовались здесь соотношениями вида E=m+T, связывающими кинетическую и полную энергии.
Рис. 92. Доказательство того, что протоны (H^1), образуемые в реакции H^2 (1,808 Мэв) + H^2 (покоящийся) ->– > H^1 (очень быстрый) + H^3 (быстрый)
под углом 90° к направлению движения первоначального дейтрона (H^2), обладают энергией 3,467 Мэв. (Значение 3,467 Мэв было получено при сравнении приведённых здесь результатов с данными ряда аналогичных промеров). Число протонов, вылетающих с энергиями в интервале от E-0,1 Мэв до E+0,1 Мэв, изображено как функция E. Разброс энергий вызван конечной толщиной мишени; конечной шириной щели, выделявшей пучок; неоднородностями магнитного поля и т.д. Экспериментальная кривая взята из D.М. Van Patter, W.W. Вueсhner, Physical Review, 87, 51 (1952).
Нам известны значения всех величин в правой части уравнения (99). Таким образом, с помощью этого уравнения можно предвычислить величину массы ядра трития m. Численные значения масс, фигурирующих в правой части уравнения (99), находятся из опытов с масс-спектрометром и выражаются в «атомных единицах массы», АЕМ, где за основу взята масса изотопа углерода C, принятая за 12,0000…АЕМ. Эти массы равны
m
=
2,0141019±0,0000003
АЕМ;
(100)