Нейтрино - призрачная частица атома

Обнаружить -частицы можно при помощи пленки химического соединения, называемого сернистым цинком. Каждый раз, когда -частица налетает на такую пленку, она вызывает слабую вспышку света. Если рядом с источником -частиц (скажем, кусочком тория-232 в свинцовом контейнере с очень узким отверстием) поместить сцинтилляционный счетчик,то число вспышек будет соответствовать количеству образующихся -частиц. Если сцинтилляционный счетчик располагать все дальше и дальше от источника, -частицы должны будут проходить через все больший и больший слой воздуха, чтобы попасть в него. Если бы -частицы испускались с различными энергиями, то обладающие наименьшей энергией исчезли бы очень быстро, более «энергичные» -частицы прошли бы больший путь в воздухе и т. д. В результате по мере удаления сцинтилляционного счетчика от источника число -частиц, попадающих в счетчик, должно было бы постепенно уменьшаться. Если бы -частицы вылетали с одинаковой энергией, все они проходили бы в воздухе одинаковый путь. Следовательно, сцинтилляционный счетчик должен был бы регистрировать одно и то же число частиц по мере удаления от источника, вплоть до некоторой критической точки, за которой он не зарегистрировал бы ни одной вспышки.

Именно это явление наблюдал английский физик Уильям Генри Брэгг в 1904 году. Почти все -частицы, вылетающие из ядер одного и того же элемента, имели одну и ту же энергию и обладали одинаковой проникающей способностью. Все -частицы тория-232 проходили слой воздуха толщиной 2,8  см,все -частицы радия-226— 3,3  см,а -частицы полония-212 — 8,6  см [15]. На самом деле имеются некоторые отклонения. В 1929 году было обнаружено, что небольшая часть частиц одного и того же радиоактивного ядра может обладать необычайно большой кинетической энергией и большей проникающей способностью, чем остальные. Причина этого в том, что исходное радиоактивное ядро может находиться в одном из возбужденных состояний.В возбужденных состояниях ядра имеют большую энергию, чем в своем нормальном основном состоянии.Когда ядро испускает -частицу, находясь в возбужденном состоянии, -частица получает дополнительную энергию. В результате помимо основной группы -частиц образуются маленькие группы -частиц с большей проникающей способностью, по одной группе для каждого возбужденного состояния.

Когда радиоактивное ядро образуется при распаде другого ядра, оно иногда находится в возбужденном состоянии с момента своего образования. Тогда большая часть испускаемых им -частиц имеет необыкновенно большую энергию, а -частицы с меньшей энергией образуют небольшие группы. Эти отдельные группы -частиц (от 2 до 13) с различными энергиями образуют спектр-частиц данного ядра. Каждая компонента спектра соответствует, как и предполагали, одному из возбужденных состояний ядра. Итак, закон сохранения энергии -частиц выполняется, чего нельзя сказать в случае -частиц.

Энергия -частицы

Если все выводы, сделанные для -частиц, были бы применимы к -частицам и выполнялись бы рассмотренные энергетические соотношения, все образующиеся при распаде ядер -частицы обладали бы одной и той же кинетической энергией. Однако еще в 1900 году создалось впечатление, что -частицы испускаются с любой энергией вплоть до некоторого максимального значения. В течение последующих пятнадцати лет доказательства постепенно накапливались, пока не стало совершенно ясно, что энергии -частиц образуют непрерывный спектр.

Каждое ядро, испуская в процессе распада -частицу, теряет определенное количество массы. Уменьшение массы должно соответствовать величине кинетической энергии -частицы. При этом кинетическая энергия -частицы любого из известных нам радиоактивных ядер не превышает энергии, эквивалентной уменьшению массы. Таким образом, уменьшение массы при любом радиоактивном распаде соответствует максимальному значению кинетической энергии -частиц, образующихся в процессе этого распада.

Но, согласно закону сохранения энергии, ни одна из -частиц не должна обладать кинетической энергией меньше энергии, эквивалентной уменьшению массы, т. е. максимальная кинетическая энергия -частицы должна быть одновременно и минимальной. В действительности это не так. Очень часто -частицы испускаются с меньшей кинетической энергией, чем следует ожидать, причем максимального значения, соответствующего закону

сохранения энергии, вряд ли достигает хоть одна -частица. Одни -частицы обладают кинетической энергией, несколько меньшей максимального значения, другие — значительно меньшей, остальные — намного меньшей. Наиболее распространенная величина кинетической энергии равна одной трети максимального значения. В общем, более половины энергии, которая должна возникать вследствие уменьшения массы при радиоактивных распадах, сопровождающихся образованием -частиц, нельзя обнаружить.