Начальное ядро всегда-при переходе в конечное теряет одну и ту же энергию, в точности равную максимально возможной энергии испускаемого электрона. Энергия же излучаемого электрона в различных случаях различна. Куда же девается энергия, когда энергия электрона меньше максимальной? Многие думали, что к процессам бета-распада неприменим закон сохранения энергии. Более того, если подсчитать импульс исходного ядра и суммарный импульс конечного ядра и электрона, то баланс и здесь не сходится, практически они всегда не равны. Создавалось впечатление о нарушении и закона сохранения количества движения. Не сохранялся также и момент количества движения. Например, искусственный радиоактивный элемент— углерод-14, спин которого равен нулю, распадается на азот-14 со спином, равным единице, и электрон со спином 7г. Из спинов азота и электрона, как их не ориентируй по отношению друг к другу, нельзя получить нуль. При параллельной ориентировке спинов суммарный спин равен 3/г, при антипараллельной — 7г. И та, и другая величина не равна спину исходной частицы — нулю.
Физиков охватила паника. Может быть, это сказано громко, но возникли замешательство и идейный разброд. Твердо уверенный в универсальности законов сохранения энергии, количества движения и момента количества движения, швейцарский физик Вольфганг Паули, тот самый Паули, который, когда ему было всего 25 лет, сформулировал один из важнейших принципов физики — принцип Паули,— и здесь нашел выход, поставивший все на свое место. Паули постулировал в 1933 г. существование до тех пор неизвестной нейтральной частицы с массой покоя, близкой к нулю. Впоследствии оказалось, что ее масса, как и масса фотона, равна нулю. Частица имеет спин, равный 7г, и забирает с собой ту самую энергию, которая, как казалось, исчезает и восстанавливает баланс импульса и момента количества движения. В примере с распадом углерода-14 появление нейтрино со спином 72 позволило выполнить закон сохранения момента количества движения, а также и другие законы сохранения. Спины электрона и антинейтрино, ориентированные одинаково, в сумме дают единицу. Суммарный спин, попав в антишараллельное положение к спину азота, дает общий спин продуктов распада, равный нулю, как и у исходного ядра — углерода-14. Гипотеза Паули блестяще подтвердилась: предположение о существовании нейтральной частицы полностью объяснило все экспериментальные факты, законы сохранения оказались незыблемыми, физики вздохнули свободно.
Еще интересные статьи :
Свежие комментарии