Лаборатории исследования элементарных частиц

Начало развития.
В середине 50-х годов в связи с бурным развитием техники ускорителей высокой энергий фронт исследований по физике элементарных частиц в значительной мере переместился от космических лучей к экспериментам на ускорителях. Последовавший за этим прогресс наших знаний о спектре, свойствах и взаимодействии элементарных частиц тесно связан с появлением и усовершенствованием метода пузырьковых камер, сочетавших в себе свойства трековых детекторов и плотных ядерных мишеней.

Первые пропановые камеры.
В 1955 г. вскоре после пионерских работ Глезера, создавшего первую пузырьковую камеру, его эксперименты были повторены в Лаборатории элементарных частиц ФИАН, где была изготовлена одна из первых в нашей стране пропановая пузырьковая камера объемом 0.75 л с установленной внутри нее пластиной плотного поглотителя. В 1956--1957 гг. эта камера экспонировалась в пучках медленных пионов фазотроне ОИЯИ с целью изучения эффектов несохранения пространственной четности в π+ → μ+ → е+ распадах. В этих опытах, в частности, было показано, что анизотропия распада μ+ → е+ растет с энергией позитронов, Такой результат подтверждал выводы предложенной в то время теории двухкомпонентного нейтрино.

В 1958 г. в лаборатории была создана пропановая пузырьковая камера объемом 4 л, с помощью которой был выполнен цикл экспериментов на фазотроне и синхрофазотроне ОИЯИ. Вопреки существовавшим тогда утверждениям о наличии аномального рассеяния мюонов было показано, что их упругое рассеяние на ядрах углерода имеет чисто кулоновскую природу. Был установлен отталкивательный характер потенциала взаимодействия π- мезонов с ядром углерода в S-состоянии, измерены сечения упругого и неупругого рассеяния π- мезонов на протонах и ядрах углерода при энергии 2,7 ГэВ. В этих экспериментах впервые в мировой практике применялся метод дистанционного телевизионного наблюдения за качеством следов и режимом работы пузырьковой камеры.
Цикл экспериментов.

Фреоновая пузырьковая камера.
В 1959 г.в лаборатории была создана гигантская для того времени фреоновая пузырьковая камера объемом 0.57 м3, которая несколько лет оставалась крупнейшей в мире. Благодаря большому объему и сравнительно малой радиационной длине (23,2 см) и довольно высокой плотности (1,1 г/см3) рабочей жидкости камера эффективно регистрировала жесткие γ-кванты. В 1963 г. эта камера была использована в эксперименте по поиску распадов нейтральных пионов КL0 → 3π0 → 6γ → 6e+e- , где заряженные продукты (пары e+e-) появлялись только в четвертом поколении. В качестве сигнатуры распада КL0 → 3π0 использовался факт пересечения направлений вылета трех и более пар e+e- в одной точке (точнее, в малой области пространства) в жидкости камеры. В эксперимент было зарегистрировано 96 подобных событий с числом пар e+e-N= 3--6, что свидетельствовало об обнаружении распада КL0 → 3π0, и 39 событий, когда 1 или 2 пары e+e- были направлены в вершину вилки, составленной треками заряженных частиц исходящих из одной точки внутри камеры. Для расчета эффективности регистрации событий в пузырьковой камере использовался метод математического моделирования, который тогда только начинал входить в практику. С учетом этого фактора отношение вероятностей распадов КL0 → 3π0 и КL0 → π+π-π0 оказалось равным R= 2,0 ± 0,6, что соответствовало теоретическим предсказаниям. Полученный результат вошел в таблицы мировых данных по физике элементарных .частиц.

Фреоновая пузырьковая камера.