<文献3>の日本語訳

投稿者: spacerunaway

ロッシの宇宙線ミューオンの崩壊の測定の論文<Variation of the Rate of Decay of Mesotrons with Momentum>の日本語訳

自動翻訳なので、滅茶苦茶です。

<運動量とMesotronsの崩壊率の変化>

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運動量の減衰の確率の依存性を決定するために、リードの311 g/cm2よりも広い範囲で、リードの196 と311 g/cm2の範囲で、mesotronsを別々に検討しました。mesotronsの柔らかめのグループは、移動クロック速度の相対変化に基づいて理論的予測と一致して、約3倍速く、より浸透群よりも速度で崩壊することがわかりました。(2.4±0.3)×10-6 secのmesotronsの適切な寿命の新しい値は約5×106 ev/cの運動量を有する粒子を用いた測定に基づいて、決定されます。

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――――――――――INTRODUCTION――――――――――――

高度と宇宙線強度の変化に関する最近の実験は、大気の深さの増加とともに中間子成分の減少率は、通常のイオン損失により完全に説明することができないことを示しています。mesotronsの数は電離損失に関して、空気層に相当し、凝縮材料の層によってよりも空気の層によってはるかに大きく減少であること、すなわち、確立されています。

空気中の異常な吸収がmesotronsが数マイクロ秒程度の適切な寿命で自然に崩壊するという仮説に解釈されます。大気中で旅行中にこの仮定によると、中間子ビームのかなりの部分は、崩壊によって消えます。このような吸収体の横断に要する時間がmesotronsの寿命と比較して非常に短いためmesotronsの感知できる数は、しかし、大気中の全厚質量であっても同等の、凝縮された吸収以内に崩壊しません。

単純な相対論的対価はmesotronsの吸収異常が自然崩壊によるものである場合、それは、高エネルギーのmesotronsよりも低エネルギーのmesotronsより顕著でなければならないことを示しています。実際には、τ0はmesotronsの「固有の寿命」、すなわち、中間子が静止している基準フレームで測定した寿命であるとし、τは、中間子が速度βで移動された参照フレームで測定した寿命であるとします。その後、

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、そして、「崩壊前の平均範囲」L、すなわち、崩壊する前のmesotronsの移動平均距離は、
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なります。ここで、μは質量であり、p=μβ/(1-β2)1/2はmesotronsの運動量です。センチパスあたりの崩壊の確率は1/ L明らかです。センチパスあたりの崩壊の確率は明らかに1/Lです。運動量、崩壊の確率は反比例平均範囲が正比例することがわかるとされています。

本稿で説明した実験は、主に、式(2)により表さ勢いに崩壊確率の依存性をテストするために設計されました。目的は、崩壊仮説の追加チェックを提供することであったと同時に時間間隔のための相対論的変換式を検証します。崩壊の主題に関するさらなる実験的証拠が凝縮された材料中の高速粒子のエネルギー損失がかなり媒体の誘電分極によって減少していることを示すフェルミの最近の理論の観点から特に望ましいでした。この理論によるとさえ安定mesotronsはガスによってよりも強くcmあたり同じ質量の固体または液体材料によって吸収されます。増加による中間子の運動量を持つ偏光増加による吸収の差。つまりは、原因で崩壊に差から反対方向に変化します。フェルミによって計算された偏光効果は、既に得られた実験結果を説明するために定量的に不十分でした。しかし、異常が分極に起因する異常として、腐敗、または増加関数に起因するとして、観察吸収勢いかどうかを調査するために面白かったです。

異なる運動量のmesotronsの減衰率を決定するための試みがニールセン、ライアーソン、ハイムとモルガンによって報告されています。異なる平均運動量の中間子基は、リードの様々な厚さを介して濾過した後、中間子ビームの強度の差を取ることによって選択しました。この方法で、しかし、差は、直接測定された量と比較して小さいため、十分な精度に到達することはほとんど不可能です。我々の実験では、統計精度が大幅に直接差を測定することによって改善されました。すなわち、リードの所定の厚さを横断することができますが、特定の追加吸収することによって停止されているだけmesotronsを記録することもできます。

――――――――――実験的方法――――――――――――

実験装置の概略を図1に示されています。ガイガー・ミュラー計数管は自己消光型のものでした。その内径は4センチメートルであり、次のようにそれらの有効長さは以下の通りであった:カウンタA、B、C及びE、27センチメートル。カウンタD、20センチメートル。カウンタF、60センチメートル。5カウンターFと2つのカウンタEは、すべて並列に接続しました。カウンタ電池Fは完全にカウンタA、B、CおよびDによって定められた立体角をカバー。軟質成分を遮断するためには、リードの5センチメートルは恒久的にカウンタBとCの間のリードの10センチメートルとカウンタAの上に置きました。フレームの材料を含みます。カウンタA、B、CとDの上または間の恒久的な吸収は、リード186 g/cm2センチメートルに吸収電力で同等であり、また、DとFの間リード10 g/cm2のと同等でした。カウンタA、B、C及びDは、リード壁11.5センチメートル厚いによって側に保護しました。追加の11g/cm2の鉛吸収Σは、DおよびFとの間に導入することができました。カウンタA、B、CおよびDによって定められた全立体角を覆うように、鉄板製の吸収体Sは、装置の上方に配置することができ。装置は、山道に異なる高度に取ることができる移動バンに設立されました。システム全体は、吸収体Sを除いて、恒温箱に封入しました。

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図1.実験装置

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適切な真空管回路により、以下のイベントが同時に記録されました:(1)カウンタA、B、C、Dと、カウンタFまたはEとの間の5重合致(合致[ABCD(E+ F)]);(2)カウンタFまたはEの各々のパルスに伴わないカウンタA、B、C、D間の合致(逆の合致[ABCD-(E+ F)])。偶然[ABCD(E+ F)]は、主にカウンタA、B、C、DおよびFを経由mesotronsによって引き起こされました装置を入力した後、鉛の115グラム/ cm 2とはΣに入れたときにΣで吸収、または鉛の311 g/cm2ではありませんでしたとき、すなわち、図1中で示された表面を横切った後に、これらのmesotronsは鉛の196g/cm2とを横断しなければなりませんでした。装置を入力した後、すなわち、図1中で示された表面を横切った後に、これらのmesotronsは鉛の115g/cm2がΣに入れたときにΣで吸収、または鉛の311g/cm2がなかったときに鉛の196g/cm2を横断しなければなりませんでした。チャンス偶然の一致は無視できる程度であり、エアシャワーによる偶然の一致は、カウンターの脇に重い鉛シールドの都合上、確かにまれでした。彼らは偶然の小さくて一定の部分だったので、すべてのエラーを導入することができなかった様々な吸収材でmesotronsによって生成された電離シャワーに起因する偶然の一致では中間子トラバーサルによって直接引き起こされます。したがって、1は合計金額よりも大きいか、または上記またはカウンタの間の物質に存在する残留範囲で装置に入るmesotronsの数Nの尺度として計数率[ABCD(E+F)]を取るに正当化されます。

逆の合致【ABCD – は(E+ F)]は次のいずれかのイベントによって説明することができました。

(A)中間子は、B、C及びD横断しており、D及びFの間に停止されています。

(B)中間子はA、B、C、DおよびFを経たが、カウンターの電池Fは、効率性の欠如のためにそれを検出することができませんでした。

(C)カウンタA、B、C、Dのパルス間の偶然の一致が発生しました。

(D)中間子は、カウンタA、B、CおよびDを通過したが、カウンターのバッテリーF.を欠場するように広い角度で散乱されました。

DとFの間mesotronsの停止(case (a))は確かΣ中の鉛で記録anticoincicencesの主な起源です。これから見ていくように、リードなしで記録されたものよりもより頻繁に数回は、これです。(b)及び(c)で説明したイベントが持つと吸収体Σなしについても同様に頻繁にあります。散乱(ケース(d)は、)は必ずしも持つと吸収せずに同じではありませんanticoincidencesの数が少ない、貢献するかもしれません。しかし、唯一の遅いmesotronsはかなりのようによく吸収として散在しているので、散乱によるanticoincidencesの数の差が吸収によるanticoincidencesの数の差の小さいと一定の部分です。このように、と、Σの鉛なく記録anticoincidencesの数との差は、鉛10 g/cm2のを横断し、DとFの間の鉛の125 g/cm2によって吸収されるmesotronsの数に、比例、そうでない場合は正確に等しく、これらのmesotronsは、Ra=196および鉛のRb=311 g/cm2の間の残留範囲で装置を入力するものです。

――――――――――測定――――――――――――

測定は、コロラド州デンバーと、デンバーの約30マイル西のエコーレイクで交互に撮影ました。地磁気緯度は、実質的に両方の場所でも同じ(49°N)です。標高の差は1624メートルです。気圧の差は、実験中に測定した、147 g/cm2に相当する108 mm Hgでした。

エコーレイクでの測定値は、Sの中の200 g/cm2の鉄吸収体部分的と、この吸収体なしに部分的と実施されました。いいえ鉄吸収はデンバーで使用しませんでした。測定の三つの完全なセットはエコーレイクでデンバーで行われ、2ました。平均値からの単一測定値の偏差は、統計的な変動の範囲内でした。最終的な結果を表Iに要約します。指定されたエラーは、標準的な統計偏差です。

 

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表1.デンバーとエコー湖での測定のまとめ。[ABCD(E+ F)]と[ABCD – (E+ F)]は、毎分の合致とanticoinsidencesの数です。Δは、Σ中の鉛の115 g/ cm 2でとなしで記録された毎分のnticoinsidencesの数の差です。エラーは、標準的な統計偏差です。

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前節での議論によると、Σ中の鉛の115 g/cm2と計数率[ABCD(E+ F)]が鉛のRb=311 g/cm2を超える残留範囲で装置に入るmesotronsの数Nの尺度として撮影することができます、Δの下にリストされている数値は、鉛のRa=196 g/cm2及びRb=311 g/cm2の間の残留範囲で装置に入るmesotronsの数nの尺度として採用することができるが。

N1、N1’、N2は、それぞれ、鉄の200 g/cm2下エコーレイク、鉄吸収体なしのエコーレイク、鉄吸収体なしのデンバー、でのNの値をとします。N1、N1’およびn2は、nの対応する値とします。第一鉄吸収せずに得られた測定値を考慮すると、私たちは、

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を持っています。

遅いmesotronsの端数はロッシ、Hilberryとホーグによる炭素での吸収測定の結果と一致して、高度で急激に増加することが表示されます。そのため、nの決意に散乱の影響の可能性についての、上記の数値を正確に比率n1’/N1とn2/N2の絶対値を表現するために信頼することはできません。しかし、異なる深さ[ABCD(E+ F)]またはΔの値の間の比率はかなり散乱させ、または他の妨害効果によって影響されるべきではありません。したがって、私たちは

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を持っています。実際のエラーは超えてはならないところ、統計的エラーが示されました。

――――――――――討論――――――――――――

我々の実験結果を議論するために、我々はmesotronsのための範囲とモーメントとの関係を必要としています。衝突による運動量損失がベーテ – ブロッホの式で与えられます。

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ここで、r0は電子の古典的な半径であり、立方センチメートルあたりの原子数をN、Z原子番号、電子の静止エネルギーをμe、中間子の速度をβ、最大転送可能エネルギーWm、そしてI =13.5eV(この式は、エネルギー損失のための式から係数1/βによって異なります)。補正はフェルミによって指摘分極効果を考慮するために適用されなければなりません。補正は、しかし、我々が対象とする中間子の運動量のために非常に小さいです。ハルパーンとホールのいくつかの最近の計算によると、それは鉄のための2パーセントと鉛のための3パーセント程度です。運動量損失のための方程式の数値積分は運動量の関数として範囲をもたらします。本実験において考慮中間子グループを定義リードRa=196g/cm2のリードおよびRb=311 g/cm2の範囲は、従って、それぞれ、運動量のPa=3.1×108 と Pb=4.5×108 eV/cに対応することが見出されています。Pa及びPbに等しい運動量でデンバーに達するMesotronsはエコーレイクの高度で、それぞれ5.9×108および7.3×108に等しい運動量を持っていました。3.1×108と7.3×108 eV/cの間の運動量とmesotronsのために空気の鉄のセンチあたりの運動量の損失との間の比率は非常にほぼ一定であり、1.23に等しいです。したがって、限り衝突損失を懸念しているように、鉄の200 g/cm2は空気の147 g/cm2とほぼ同等です。mosotronsが安定していた場合はその結果、1だけでは空気の856 g/cm2下としてデンバーでの空気の709g/cm2プラス鉄の200 g/cm2下エコーレイクで同じ中間子の強度を観察する必要があります。これは、3.1×108と4.5×108 eV/cの間だけでなく、4.5×108 eV/c以上の全体中間子スペクトルに中間子のバンドに適用されます。

我々の実験結果は、Nとnの両方が、この吸収せずにデンバーよりも鉄の吸収の下でエコーレイクで大きくなっていることを示しています。差はダウン1616メートルに3240メートルからの途中でmesotronsの減衰が占めます。私たちは、2つの上昇は、より高いレベルのZ1に存在する中間子は、下位レベルのZ2に到達する前に崩壊しない確率としてZ1とZ2の間W12生存確率を定義してみましょう。そして、w12=n2/n1=0.698は、P1とP2との間の運動量でz2に到達するmesotronsの、z1=3240mとz2=1616mとの間の生存の平均確率の実験値です。W12=N2/N1=0.883はPbよりも大きな運動量でz2に到達するmesotronsに対応する値です。一つは、W12が遅いmesotrons、より精力的なものよりもはるかに速い速度で崩壊することを示しているW12よりもはるかに小さいことを知ります。この結果は、崩壊仮説に基づく予測と一致しているとの仮説((2)。式を参照)自体への強い支持を得られます。mesotronsの単一エネルギー群について、減衰の確率は、非常に単純な理論式を有する無視できるZ1とZ2との間に空気層における運動量損失を提供しました。この場合、式(2)は、

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を与えます。運動量の損失が無視できない、またLの定義として式4を使用するのが便利です。簡単にLがまだ式2のタイプの発現によって寿命τ0に関連していることを証明することができます。

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ただし、Pは現在、次のような意味を持っています。

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ここで、h1とh2は高さで大気深さZ 1及びZ 2であり、p2はZ2でmesotronsの運動量であり、aは空気のセンチメートルあたりの運動量の損失です。運動量pは、初期運動量p1=p2+a(h2-h1)と最終運動量p2との間の中間です。我々は、効果的な運動量と呼ぶことにしなければなりません。

私たちが最初の低い標高の4.4×108 と5.8×108 eV/c の間の残留運動量を持っているmesotronsに関する実験結果を考えてみましょう。対応する効果的な運動量は、4.4×108 と5.8×108 eV/c であり、私たちは、平均値として5.0×108 eV/cをとることができます。この中間子グループでは3240メートルと1616メートルの間の生存確率の実験値はW12=0.698±0.031であり、L=(4.5±0.6)×105cmです。次に、(2)から、次のとおりです。τ0/μ=(9.07±1.3)×10-4cm c/eV、それに応じて、μ==8×107eV/c2, τ0=(7.2±0.9)×104cm/c, または、τ0=(2.4±0.3)×10-6sec.私たちは、次の4.5×108 eV/cよりも大きな残留勢いで1616メートルに達する連続中間子スペクトルを考慮しなければなりません。この中間子グループの生存の確率はW12=0.833であり、我々はLの実験的な定義として式4を取れば、我々はL=(13.3±0.9)×105cmを取得します。τ0=2.4×10-6secと仮定すると、我々はその後、式(2)から、正式にp=1.5×109 eV/c を計算します。この勢いは考え中間子グループの平均実効勢いのようなものを表している必要があります。値p=1.5×109 eV/c がmesotronsの運動量スペクトルの我々の現在の知識と非常に互換性があります。式(2)の定量的な証拠はまだ欠けている間に確立されるこのため、その近似の有効性を考慮することができます。

実験結果を評価する際に、我々は、垂直方向にのみ来る中間子と考えています。実際のところ、私たちの実験装置は、垂直mesotronsのために強く選択的であったが、また、ほぼ45°の角度まで傾斜した方向に来てmesotronsを検出しました。垂直のものよりも生存率の小さい確率を考慮し、その上に傾斜mesotronsは、長い距離を移動し、持っています。経路長の増加は、しかしながら、部分的に効果的な運動量の増加によって補償されます。したがって、補正は大きくなく、実験精度の現在の状態では無視することができます。

――――――――以前の結果と比較―――――――――

表Ⅱは、これまで垂直mesotronsの吸収異常に報告された測定値から推定することができる中間子の崩壊に関するデータをまとめたものです。Lは、生存の確率の実験値から、式(4)に従って算出されます。1.8×108から3.5×108 eV/c と3.5×108から5.9×108 eV/c に中間子グループのニールセン、ライアーソン、ハイムとモルガンの結果は、3.1±108から4.5×108 eV/cへのP2に中間子グループに我々のデータとの定量的な比較のために十分に正確ではありません。mesotronsの選択されたグループには他の測定値は使用できません。TableⅡのすべての残りのデータは、運動量の下限のみが定義されているmesotronsを参照してください。Lだけでなく、記録mesotronsの最小有効運動量Pminに依存するだけでなく、異なる高度でおそらく異なる運動量スペクトルの形状にあるため、これらのデータとの比較は簡単ではありません。一つは期待して、しかし、おおよその相関関係は種々の実験でPminiとLの値の間に存在することがあります。TableⅡは、私たちがPminのほぼ同じ値のために他の著者によって決定されたものよりもはるかに大きいLの値を発見したAgeno、ベルナル、Cacciapuoti、フェレッティとウィック、の測定値を除外した場合、これは実際にそうであることを示しています。不一致の理由は完全に明らかではありません。注目することができるそれはAgenoと協力者は、上位と下位局との間の大気の深さの差を補償するために、カウンターの間に配置されたリード線吸収剤を使用したことを指摘しました。これによりmesotronsのかなりの数は、散乱により光から除去されている可能性があり、これが原因で減衰する吸収異常の大きさが減少していることができます。我々は、すべての方向に来てmesotronsに関する最近電離箱でネーアーとスティーバーによって得られた結果は、私たちの現在の結果とし、Ageno、ベルナル、Cacciapuoti、フェレッティとウィックの結果と比べてロッシ、Hilberryとホーグとのニールセン、ライアーソン、ハイムとモルガンのものとのより良い一致することを追加することができます。

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TABLEⅡ.垂直mesotronsの吸収異常の測定から、減衰L前の平均範囲の各種判定との比較;z1が高い駅の標高、p2が記録mesotronsの運動量、Pが効果的な運動量。p2>3.0×108eV/cのためのロッシとホールのデータがTableⅠから得られています。計数率[ABCD(E+F)] と[ABCD-(E+F)]を追加している。この合計は、鉛の範囲186 g/cm2でのmesotronsの数を表します。
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――――――――結論―――――――――

記載された実験は、宇宙線mesotronsの数がより強く電離損失に関して、空気層に相当する高密度の吸収によってよりも空気の層によって低減されていることを、以前の結果と一致して、示されています。中間子の運動量を小さくすると、空気と凝縮物質との間の電力を停止するの差が増加することが、以前の実験からの指示が明確に確立されています。この結果は、このように吸収異常を大気中でmesotronsの自然崩壊によって引き起こされるという見解を確認し、崩壊仮説に基づいて理論的予測を検証します。適切な生涯τ0=2.4×10-6 secの値はmesotronsのかなりmonokineticグループの測定値から推定されます。

私たちは、大いに問題の議論のためにこの仕事に与えられた励ましのために教授A. H.コンプトンにお世話になっています。また、実験を通して、彼らの貴重な援助のためにデンバー大学N. Hilberry夫妻ジェーン・E・ハミルトンの教授J. C.スターンズへの感謝の意を表明します。彼らの役に立つ協力や財政支援のためのワシントンカーネギー協会にデンバー市公園に、2ヶ月に適したトラックのために利用可能にするためのウィレット会社に、私たちは心からの感謝の気持ちを表現したいです。私たちの一つ(B.R.は)は、おかげで避難外国人学者の助けに委員会によって彼に与えられた財政支援を認めます。

 

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