双中微子双β衰变已观察到;无中微子衰变正在寻找

许多有偶数质子和中子的原子核可能经历双β衰变,发射出两个电子和两个中微子.但这一过程的半衰变太长,过去只能靠地质材料中测衰变的次生核的丰度定出.现在加州大学的Elliott等人已在其实验室中观察到了硒82的双β衰变,并定出半衰期为1.1-03+08×1020年.这一数值比以前实验室中能测出的最长时间还大几个量级.这一测量还为无中微子双β衰变的观测创造了可能性.这种无中微子衰变事例有可能定出中微子质量. 他们的实验装置是时间投影室或“增强漂移室”.把14克97%浓缩的硒82样品放在两层聚脂薄膜片之间,再放到漂移室的中心平面处.室内充以氦…     

国外物理科普杂志精文提要

 六年前,加拿大圭尔夫大学的辛普森报告其在氚的β衰变实验中找到了质量为17keV的中微子,这个质量为电子的1/30,大大高于其他人在氚衰变电子能谱末端测得的非零中微子质量值.但辛氏的实验结果很快受到一批新实验的否定,只给人们留下了怀疑.然而最近几个月来,这一问题又一次成了物理学家们的热门话题.全世界共有五个核β衰变新实验获得了结果.     

短寿命中子解决了氦丰度问题

几十年来,物理学家们就已明确知道,在原子核内的中子是稳定的,但单独存在的中子则要衰变为质子、电子和反中微子.然而,(1)由于中子衰变的半衰期比较长,实验用的中子束中只有很小一部分中子衰变了,而在测量中往往又容易遗漏掉一些衰变的中子;(2)物理工作者是用对所产生电子的计数来发现中子衰变数的,但由于这些电子具有很宽的能量范围,在实验中,极易漏数了能量上、下限附近的电子.这就使中子显得比实际情况更为稳定,导致得出较长的半衰期.1950年左右,所获得的第一个中子半衰期为 12.5 min.此后,实验逐步改进,目前公认的自由中子半衰期为10.4 …     

中子寿命的实验测定

一九三五年,当恰德威克(J.Chadwick)和哥德哈贝(M.Goldhaber)精确地测定了中子的质量后发现,中子的质量大于质子质量与电子质量之和,他们断言,中子应该具有β衰变的特性,能自发地衰变成质子、电子和中微子。到一九四八年,当人们可以从反应堆中得到高通量中子束的时候,美国橡树岭国家实验室的石纳尔(A H.Snell)等人首先由实验验证了自由中子的β衰变。从那时起,三十多年来,许多国家的核科学家们一直在为精确测定中子寿命而努力。为什么核科学家们对中子寿命如此感兴趣呢?主要有两方面的原因。第一,对天体物理学来说,     

一种新的天然放射性

罗马尼亚布加勒斯特物理和核工程研究所的D.B.Ion等人在1986年第171卷第2期Annals　of Physics上发表了一篇题为“一种新的天然放射性:π介子的自发发射”的文章.文章说: “近几年来,有关基态核的质子放射性,β延迟的双质子衰变,β延迟的氚衰变、碳-14放射性和氖放射性的报道已经相当多了.然而,这些放射性实际上属于两种类型:(1)基本粒子的自发发射,如r射线、电子、正电子、质子和中子.(2)自发发射核子集团,如α射线,C,Ne,β延迟的双质子衰变,β延迟的双中子衰变,通常也包括从对称的自发裂变到极不对称的自发变裂”. “核的。介子放射性,…     

对缺中子核(A<70)质子衰变的预言

在质量区A<70范围内,对远离β稳定线的缺中子核质子衰变的可能性进行了理论预言,计算基于Kelson-Garvey核力电荷对称质量关系和同位旋相似态质量公式,给出了预言的核素图,将预言计算与实验结果进行了比较,对绝大多数已发现的核,质子能量在300keV以内符合得很好.计算同时指出双质子、三质子衰变的可能性,并给出了目标核.     

无中微子双贝塔衰变

 无中微子双贝塔衰变,好一个拗口的名词!还记得泡利1930年为了解释贝塔衰变连续能谱而纠结地发明了中微子么?原子核中一个中子变为质子的衰变叫贝塔衰变,如果有两个中子同时变为两个质子的衰变叫双贝塔衰变,这个好像并不难理解。     

吴健雄教授科学实验的启发

吴健雄教授是一位杰出的实验物理学家,做过许多精彩的物理实验。这里简单介绍她做过的六个物理实验,并且谈谈这些实验的启发。1第一个实验———β衰变电子能谱形状的实验[1]20世纪30年代,吴健雄开始了她的实验研究。早在30年代末到40年代中期,她就在实验上研究过伴随电子俘获的内韧致辐射,以及铀裂变中的放射性氙。1946年起她着手研究原子核β衰变,进行了一系列的实验。在原子核β衰变中,原子核内一个中子转变为一个质子,同时放射一个电子和一个反中微子。此外还有放射正电子的β衰变。Fermi的β衰变理论给出了β衰变电子能谱的形状。实验…     

关于中微子质量的新观念

1.引言 1930年,泡利(Pauli)为了解释衰变过程中的“能量失踪”现象,最先假设存在着一种中性粒子──中微子(neutrino).衰变是原子核领域中的一个普遍现象.按照泡利的假设,实际上氚核的衰变过程是: H3—→He3 e- v。其中v.是一个反中微子.以这个假设为基础,就容易解释产衰变中电子的连续能谱──居里标绘图.当 H3 衰变为 He3时,释放出的能量在电子和反中微子二者之间分配.有时电子几乎不具有动能,而反中微子差不多集中了可得到的全部能量,有时反中微子能量很小,而电子的能量却十分接近居里标绘图中可能最大的能值. 几年之后,费米(Fermi)系…     

质量为17keV的中微子的新证据

1985年,加拿大Guelph大学J.Simpson发现,用注有氚的Si(Li)半导体探测器测量氚 β 衰变能谱,在能谱的低能区有一个扭曲.这可以解释为,每100次β衰变过程中约有一次产生质量为17keV的重中微子.可是,随后有五个以上的实验室用其他核素或其他方法都未能找到这种重中微子.因此,大多数理论家都不相信有这种中微子. 1988年,Simpson和他的学生A.Hime用改进的探测器测了氖与35S的β谱,证实是有1%的中微子是17keV的重中微子. 最近几个月出现了激动人心的新情况.有五个新实验结果发表,其中四个支持Simpson的发现,只有一个实验没有找到重中微子. 这…     

中子的寿命

引言当Chadwick 和Goldhaber 首次精确测定了中子的质量的时候就预言,中子应该具有β衰变的特性,能自发地衰变成质子、电子和中微子(Chadwick 和Goldhaber 1935)。这一衰变过程最早由Snell 和Miller 探测到。他们从强中子束中观察到了受电场吸引的正离子。后来他们证实,正离子的产生率恰好对应着半衰期为10—30分钟的中子β衰变(Snell和Miller 1948,Snell 等人1950)。     

中微子静止质量研究的新进展

1985年4月加拿大,Guelph大学的J.J.Simpson宣称在β衰变中观测到重中微子的发射[1].这一实验结果在国际物理学家中引起了不小的反响. Simpson多年来一直采用把氚束注入半导体硅探测器的手段测量氚的β衰变谱.实验时他采用200mm2面积的硅(锂)X射线探测器,在FN串列静电加速器上用 10.5—15MeV的氚束注入.估计注入深度为 0.25-0.45mm.注氚后,探测器的β计数为 300/s。硅探测器对6keV X射线分辨为220eV.实验跟踪测量给出氚β衰变半衰期为12.35±0.03年.谱的道宽为9eV,道计数均在106以上,其统计性是好的.实验中采取了有效的稳谱措施,以保证…     

自然界存在3种不同类型中微子的实验证据

一、证实电子中微子存在的实验 中微子是泡利于1930年为了解释核的β衰变中电子的能量是一个连续谱而假设存在的粒子,可是人们一直未能从实验上证明中微子的存在。1941年,王淦昌先生建议用原子核的K电子俘获测原子核的反冲能量来证明中微子的存在。由于抗日战争时期,在中国不可能进行实验,王淦昌只好将他的建议从贵州寄给美国《物理评论》,文章于1942年发     

在地球物质中寻找超重元素

一、超重元素存在的理论预言 到目前为止,已经发现的元素有 107种,核素有1900多种.如果我们以原子核内的中子数N为横坐标。质子数Z为纵坐标,把所有稳定的与放射性的核素标在核素图上,便可以看出,自然界中已知的稳定原子核聚集在中子数接近质子数成一定比例的范围之内,称为稳定带、稳定半岛(见图1).那些中子数或质子数远离稳定带的原子核会发生β衰变(放出正或负电子与中微子)和α衰变;近年来又发现有质子发射;或者俘获电子等转变达到稳定带. 原子序数超过84的重元素都是不稳定的.它们自发地进行α衰变、β衰变或自发裂变等.一般地讲.愈重的…     

远离稳定线核研究进展

近几年在对远离核的实验研究中,观测到了理论预言的新衰变模式,如45Fe的双质子衰变,β-缓发裂变;对中子滴线外一些核的存在可能性也进行了较多的实验探索和理论分析;开始了对人们一直关注的中子集团存在可能性的实验探索.远离核谱学和衰变性质研究逐渐深入,通过对一些远离核第一激发态能量的系统比较和许多远离核β衰变Q值的测量,以及核质量的精确测量,发现在远离核区,原有的一些幻数消失,代之产生了一些新的幻数,对其产生原因的理论分析做了简要的综述. Recently the predicted new decay model, for instance two-proton decay and β~(-)delayed fission have been observed in the investigations of the nuclei far from stability line. The existence of the nuclei located beyond the drip-line has already been studied experimentally and theoretically. It has been started to search for the neutron cluster in experiment by using neutron-rich nuclei. The researches of the spectroscopy and decay properties of the nuclei far from stability line are more and deeper, and...     

简单的原子极端的核——对奇异氦的激光捕捉与探测

氦-8 (8He) 是丰中子核.它由2个质子与6个中子组成,平均寿命为0.2s,其中子丰度是在已知的所有原子核中最高的.氦-8的结构中有一个紧密束缚的α粒子,环绕于α粒子有4个松散的中子,其分布范围较大,形成中子晕.因为氦-8有这特殊的结构,它为研究基础核作用力提供了一个有意义的系统.文章作者近期使用原子阱及激光冷却技术成功地捕捉到这个奇异的氦同位素,并对阱内单原子做了精密的激光光谱测量,由此首次得到氦-8的核电荷半径.这个结果可与不同的核结构理论计算值相比较,有助于了解在极端丰中子环境中的核作用力以及核结构.     

自然界存在3种不同类型中微子的实验证据

 一、证实电子中微子存在的实验中微子是泡利于1930年为了解释核的β衰变中电子的能量是一个连续谱而假设存在的粒子,可是人们一直未能从实验上证明中微子的存在。1941年,王淦昌先生建议用原子核的K电子俘获测原子核的反冲能量来证明中微子的存在。     

中微子振荡和太阳中微子

现在,普遍相信至少有三种(或三“味”)中微子,分别表示为ν_e,ν_μ和ν_τ。也有三种相应的反中微子ν_e,ν_μ和ν_τ。它们之间的区别在于其相互作用不同。ν_e是原子核在β衰变时同正电子一道发射出的粒子,也是预期会由太阳发射出的一种中微子。ν_μ是μ子和π介子衰变时发射出的。ν_τ还从未被直接探测到,但通常认为τ轻子衰变时会发射出ν_τ粒子。 费米在他第一篇关于β衰变理论的论文中提出了中微子质量问题,并指出高能端电子谱对中微子质量是敏感的。近年来,关于中微子质量的实验集中于研究氚的β衰变 3H→3He + e~-+ v_e释放出…     

质子放射性和质子衰变

“质子衰变”一词,可以有两个意思:其一,如同α衰变、β衰变,指原子核在衰变过程中释放出α粒子、β粒子,质子衰变,即指放射出质子;其二,指质子本身可能不稳定,要衰变为其它的粒子.为了区分两者,现巳把前一种现象称之为质子放射性,后一种称为质子衰变.无论对那一种现象的研究,在近年来都取得了很大的进展.1.质子放射性 在稳定的原子核中,中子数和质子数有一定比例。当原子核内的中子数少到一定程度时(缺中子核素),从原子核的结合能的变化规律可以知道,原子核能够以释放质子来达到稳定[1].但是,在1982年之前,在实验中只找到一个从原子核同质…     

宇宙的未来

目前有一些流行的理论予言:最稳定的核粒子质子也要发生衰变.如果质子真的发生衰变,那么恒星和星云将要变成什么样子呢?尽管质子平均寿命运10～(30)年之久(宇宙的年龄据估计仅为 10～(10)年),但尽头终归会到来的.当最后一个质子衰变完毕的时候,宇宙将要变成什么样子呢? 如果长期以来被认为是绝对稳定的质子按照最终成为正电子(电子的反粒子)和各种介子这一方式进行衰变,那么一种最后的情景可以予言如下[1]:由于各种介子本身还要进一步衰变,质子能量的最终“继承”情况是:中微子和光子各分到30%,正电子分到35%,其余归电子所得.通常电子和正电…