![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Определение средней энергии мюонов. ⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2
Если известен спектр частиц dN= f (Е) dE, то средняя энергия определяется из соотношения Если частица нестабильна, как это имеет место для мюона, для определения
где Е - полная энергия мюона; Если экспериментальная установка регистрирует все мюоны независимо от их энергии, то измеренное tлаб будет усредненным по спектру мюонов:
Величина t0 должна быть взята из таблицы элементарных частиц (t0 =2, 15× 10-6сек). По существующему представлению, подтвержденному опытами, космические m-мезоны образуются в верхних слоях атмосферы в результате распада на лету p-мезонов, время жизни которых много меньше времени жизни m-мезонов. p-Мезоны, в свою очередь, рождаются при взаимодействии частиц первичной компоненты космических лучей с ядрами атмосферы. В среднем пробег в атмосфере, на котором p-мезоны распадаются, равен h = 100 г/см2 (приведенное значение соответствует среднему пробегу p-мезона до сильного взаимодействия с ядрами атмосферы). В настоящей работе время жизни m-мезона оценивается следующим образом. Измеряют поток жесткой компоненты телескопом счетчиков А, В, наклоненным под углом q к вертикали N (q) (рис.1). Рис. 1. Затем измеряют N (q=0), введя над телескопом дополнительный слой поглотителя массой М (г/см2), такой, чтобы скомпенсировать разность истинных поглощений мезонов в атмосфере при различных направлениях. Несмотря на то, что массы вещества, проходимые в вертикальном и наклонном направлениях, равноценны в смысле поглощения мезонов, оказывается, что поток, регистрируемый наклонным телескопом N (q), меньше потока, регистрируемого вертикальным телескопом N (0). Этот факт, на который было обращено внимание исследователей начиная еще с 1936 г., может быть объяснен только самопроизвольным распадом m-мезонов на лету. Действительно, телесные углы Wверт и Wнакл, под которыми видны счетчики из областей генерации регистрируемых мезонов, для вертикального и наклонного телескопов различны. Они обратно пропорциональны квадратам расстояний до счетчиков: Wверт/Wнакл=(S/L)2 (2) Однако это компенсируется тем, что эффективные объемы атмосферы V, поставляющие мезоны в телескопы, прямо пропорциональны квадратам тех же расстояний: Vверт/Vнакл=(L/S)2 (3) Последнее следует из того, что толщины h и h' (выраженные в граммах на сантиметр квадратный), на которых происходит генерация m-мезонов, одинаковы для регистрации как по вертикали, так и по наклонной линии. Таким образом, единственной причиной уменьшения интенсивности в наклонном направлении может быть распад мезонов на лету. Наклонный путь длиннее вертикального, пролетное время вдоль него больше, и, значит, вероятность распада по наклонному пути больше, чем по вертикальному. Определив экспериментально N (q) и N (0), можно оценить время жизни m-мезона. Пусть N 0(q) - число m-мезонов, которые были бы зарегистрированы телескопом при отсутствии их распадов. Тогда, очевидно, число нераспавшихся m-мезонов за время t будет N (q)= N 0(q) Если l - путь мезона, a v - его скорость, то, считая v=с, можно переписать (4а) в следующем виде: N (q)= N 0(q) N (0)= N 0(0) N (q)= N 0(q) В силу отношений (2) и (3) N 0(0) = N 0(q). Поделив (4б) на (4в), получим
Известно, что мезоны рождаются на высоте L, которой соответствует атмосферное давление
Давление на уровне моря принимают равным Для высот х до 100 км (при постоянной температуре воздуха) изменение давления рассчитывается по барометрической формуле
где Для высоты L имеем Отсюда можно найти значение Наклонный путь S под углом θ равен L/cosθ и разность пути ∆, которую необходимо компенсировать слоем свинца равна
Толщину компенсирующего слоя свинца
где
Целью настоящей работы являются измерение времени жизни космических мюонов, распадающихся на лету в атмосфере, и оценка их средней энергии.
|