IDENTIFICATION AND ANALYSIS OF HYPER-FRAGMENTS AND DISINTEGRATION

• Document Type: CREST
• Collection: General CIA Records
• Document Number (FOIA) /ESDN (CREST): CIA-RDP81-01043R002100030001-0
• Release Decision: RIPPUB
• Original Classification: C
• Document Page Count: 27
• Document Creation Date: December 27, 2016
• Document Release Date: June 26, 2013
• Sequence Number: 1
• Publication Date: March 20, 1958
• Content Type: REPORT

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g
Identifizierung und Analyse von
==============================
Hyperfragment - Zerfallen
=:===
Ale Diplomarbeit eingereieht
der Mathematiseh - Natursissensehaftliehen-Pakultit
der Humboldt - Universitiit Berlin
Angsfertigt in Kernphysikalisehen Institut der
Deutsdhen Akademie der Wissensehaften zu Berlin
11=luy
Declassified in Part - Sanitized Copy Approved for Release ? 50-Yr 2013/06/26: CIA-RDP81-01043R002100030001-0
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Identifisierung und Analyse von
HYperfragment - Zerfillen
Zusammenfassung*
Die vorliegende Arbeit befaBt sich nit Untersuchungen von'
Kernspurplatten auf Zerfille von Hyperfregmenten, d.h. von
Kerne**, die =ben gewohnlichen Nukleonsn em n Hyperon ale
Iftstandteil enthalten.
Hei der Identifizierung der Zerfallsapuren werden die in
dickschichtigen Photoemulsionen tblichen MeBsethoden ange-
wandt. Zur Analyse der Zerfallsprozesse werden neben den
beobachteten Daten she experimentellen Tatsachen ausgenutzt,
die tiber Hyperfragmente bekannt sind.
Durch geeignete Auswahlkriterien lessen sich die Hyper-
fragment-Zerfalle von den Prozessen trennen, die Zerfalls-
reaktionen von Hyperfragmenten vortiiusdhen kiinnten.
Yon 170 in den Platten gefundenen Ereignissen, die untlr-
sucht wurden, kOnnen 7 ale Ryperfragment-Zerfalle identifi-
siert werden. 5 Zerfalle erfolgen mesonisch ( d.h. mit
Emission eines T-Mesons ), 2 Zerfille verlaufen nichtmeso-
nisch.
In 3 ?Allen int es midglich, das Hyperfragment mit einem
sbostimmten Isotop su identifizieren. In 4 Palen sind ver-
schiedene Zerfallsschemata mit der Interpretation ala HYPor-
frmgment-Zerfall vertriglich.
Die Hindungsenergien des Hyperons in den verschiedenen
Hyperfragmenten werden ermittelt. Si. stimmen innerhalb der
Fehlergrensen mit den 'erten ilberein, die von anderin-
Autoren erhaltenwurden.
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141.-
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A. Einleitung
B. MeStechnik
Seite
4
9
1. NeBsethoden
9
2. Eigenschaften der benutzten
rernspurplatten
14
3. Ergebnisse der Eichsessungen
? .
15
4. Fehlerbetrachtungen
20
C. EXperisentelles Naterial 24
1. Auswahlkriterien
25
2. DurchfUhrung der Auswahl 26
3. Beschreibung der Hyperfragment-
Zerrille
D. Diskussion der Ergebnisse
E. Literatur
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27
45
4,1r:
-4
z
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- 4 -
A, Binleitung
=
Der erste Zerfall eines Hyperfraguents wurde 1952 von
N. DAMTSZ und J. PNIEWSKI L'1] in einer Photoeuulsion gefUnden,
die in 26 km HOhe durch kosuisehe Strahlung exponiert warden
war. Das Breignis bestand aus wwei Sternen A und B. Das Zenr
truu des Sterns B fiel mit deu.Spurende eines aux A euittier-
ten sChwerenIernfragments (Z 5) zusaumen. Ton den far einen
soldhen rDoppelstern" mbigliChen Interpretationen konnten die
Autoren auf Grund der an dieees Ereignis gesessenen Daten
elle bis auf zwei ausschlieBen:
1. Eln 3r4teson 'wird bei der Buission des Kernfragments
in A auf einer COULOMB-Bahn eiggefangenund starzt
bei B in den Kern, nachdem dieser zur RUhe gekommen let.
Bin soldhes Ereignis kOnnte ala "verzOgerter" 0-Stern
angesehen werden (unter einen a-Stern versteht man
allgemein KernzerfAlle durch Einfang negativer Mesonen
oder Hyperonen).
2. Spontaner Zerfall eines gebumdenen schweren instabilen
Teilchenz (Hyperon), das in Kernfraguent die Stelle
eines gewOhnlichen Nukleons einnimmt.
Wahrend die erste Interpretation bisher keine wetter* ex-
perimentelle Bestatigung gefUnden hat *), wird die zweite
heute bereits durch mehr ale 100 Ereignisse gestatzt.
Unter Hyperonen (allgemeine Bezeichnung I) versteht man
instabile Teilchen, deren Ruhuasse zwischen der des Neutrons
und der des Deuterons liegt. Bin bestiumtes Hyperon wird mit
einem groBen griechischen Buchstaben gekennzeichnet. Die we-
sentlichen Eigenschaften der bisher bekannten Hyperonen sind
in der Tabelle 1 zusaumengestellt. Der Index am Symbol des
Hyperons bezeichnet die elektrische Ladung. Die Werte der
* )
???????
W.F. PR! und D.C. WOLD [2] fanden unter 7000 Sternen, die
durch 220 MeV-Tr-Mesonen erzeugt wurden, 11 Doppelsterne.
Da die Schwellenenergie zur Erzeugung des leichtesten Hy-
perons beia StoBIC-Meson - Kern etwa 590 MeV betr?, kanier-
ten Doppelsternev deren Verbindungsspur von einem schweren
Fragment herrahrt, nur durch die zuerst genannte Interpre-
tation erklart warden. Die Sekundirsterne der 11 Doppel-
sterne lieBen sich aber ausnahaslos ala Binfinge niodrig-
energetischer freier 117-Mesonen oder els Stole zwischen sta-
bilen Teilchen identifizieren. Die Autoren zogen daraue den
SchluB, dal die oben zuerst genannte Interpretation wahr-
scheinlich falsch 1st.
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50-Yr 2013/06/26: CIA-RDP81-01043R002100030001-0 5E,
__ ut,yewtmkr*,,,t,
-5-
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taegzr,...*egetteavEWAr''
Ruhuaseen urn der mittleren Lebensdauer sind einer Arbeit von
A.B. ROSFINFELD [3] entnommen, die Zerfallsechemata einer
Arbeit von L. OKUN [43.
Tabellel
Hyperon
.
Ruhmasse
[MeV/c2]
Mittl.Lebensdauer
[10-1? sec]
Zerfalleschema
.
A?
1114,82?0,18
2,85?0,2
?
.
A? n + R.? + Q
--3.
2:4'
1189,70t0,25
0,69?0,1
zi+____I? p+ + ro 4. Q.
E + ---, n + 117*+ Q
1E-
1196,651:0,35
1,640i.0,2
Z-----+ n + r- + Q
2:0
1188,65 1
< 0,1
Z? --->A' + -+ Q
7.7-
1321 ? 3,5
4,6 4000th
k = (1,88? 0,17).103
FUr kleinere Reidhweiten let der Kurvenverlauf ebenfalls
graphisdh aus den MeBwerten ermittelt worden. Abb.4 stellt
Korndidhte-Reichweite-Kurven einfadh geladener Teildhen in den
1-Platten dar. Die Kurven von Proton und Deuteron wurden mit
Hilfe der Beziehmng ( 10 ) konstruiert.
20
?
2 X
AWL 4 Korai/Me g Frakthst der *skimped' lt
K ?10161koR
c) Eichmessungen der totalen lackenlbinge
Die Eichmessungen wurden an je 2 Spuren von Ilr.4esonen,
Protonen und - in den 1-Platten - Deuteronen durchgefUhrt.
Die Identifizierung der Teilchen erfolgte dadurch, daB in
gr6Berer Entfernung vom Reichweitenende die Korndichte ge-
messen wurde. Die Ergebnisse sind in den Abb. 5 und 6 dar-
gestellt.
- 19 -
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Alit 5 Teta, Lidissilliagg 6 its Fmktiert der Retchweite
I -Platt's%
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/00 200 400
300
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Abb. 6 rota LikAintii,? 6 al. Fugskiim. der Reidurtite
K-Plattsft
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Declassified in Part - Sanitized Copy Approved for Release ? 50-Yr 2013/06/26: CIA-RDP81-01043R002100030001-0
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Declassified in Part- Sanitized CopyApProvedforRelease ?507Yr2013/06/26:CIA-RDP81-01043R002100030001-0
- 20 -
4. Tehlerbetrachtungen
Bei den, Messupeen und deren Auswertung treten Fehler auf,
die teils reine MeBfehler sind, teils auf statistischen
Sdhwankungen beruhen. Im folgenden werden elle Irehler betracht
test, die die Zuverlaasigkeit der Identifizierung beeintrach-
tigen. Dabei interessiert insbesondere der EinfluB auf die
Genauigkeit bei der Eastimmung der Bindungsenergie des
Ai-Hyperons:
a) Fehler bei der Reichweitemessung
Der Fehler bei der Reichweitemessumg an einer Spur mit der
Reichweite R ergibt sich aus der Forel ( 11 ) zu
( 14 ) AR = 1: 0.02 ...1.(Elz41 Sy 4. (52 e&x)2'
Hierbei sinda, Aland AS die Fehler der projizierten Lange,
der gemessenen Tiefe land des SchrumpfUngsfaktors.
list von der Gredenordnung IL, betr? etwa 1 %. Nur
bei kurzen Spuren mit R5011),oder.
die Korndiehte wurde - insbesondere bei steilen Spuren - iiber
die ganze Lange in einer Platte gemittelt.
Die Genauigkeit der Korndiehtebestimmung richt aus, um
bei Spuren mit R>2000F Protonen, f-,Mesonen und lr-Mesonen
zu unterseheiden. Bei Spuren mit R;s15000p., konnen auch
Protonen, Deuteronen und,Tritonen eindeutig voneinander unter-
schioden werden.
d) Yeller bei der Bestimmung der Energie
Der Yeller bei der Bestimaung der Energie E eines Teilehens
mit bekannter Reichweite R besteht aus 5 Komponenten:
:( 16) aE = ?1(4RE)4 + (AE-EY' (ABEY. (4rkr * (45077
Dabei let ARE der Feller, der dureh die Ungenauigkeit der
Reiehweitemessung bestimmt wird. Der relative Fabler 4*
let von gleidher GroBenordnung wie41%,(nadh Gl. ( 3 ) let
Aft .
447Eriihrt von der Ungemauigkeit der Energie-Reichweite-
Beziehung her. Dieser Fehleranteil wird in der Literatur nit
VT= 0,6 % angegeben (8.[171).
Die untersehiedliehe Bremskratt einzelner'Emulsionapakete
verursadht (sofern ale nicht genau bestimat wird) einen Feller
ABE. Dieser Yeller wird zu 0,5% angegeben (s.[20]).
Fr
50-Yr 2013/06/26 CIA-RDP81-01043R002100030001-0
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X4?nVerg1eidh zwischen der mittleren Reichweite monoenergeti-
saher7i4isonen in den L4olatten (R = 5981 6/.4.) und der aun
der Besiehung von BAWLS [8] folgenden Reichweite von ts-40-
sonen-mit 4,122 1sT Energie (R.= 602?415/A) bestatigt diese
Aikabe'.
Die visits Komponente des Energiefehlers (hirE) berUht auf
der Inhomogenitit der Emulsion (endlidhe Korngrae, statisti-
sdhe Kornverteilung vor der Entwicklumg usw.). Dieser Fehler
liRt sidh nadh BARKAS u.a.[21]ams einer Streuumg der Reich-
weite absdhatzen, die annahernd die Re1at1on(aR)0,03Rria4.1
erfullt. Bei Spuren mit R4C:10011, liegt .4! in der Gr6Benord-
nung 1 %,''bei Spuren mit R>1000/4. kann der Fehler vernach-
l?igt
215E wird durdh die statistisdhe Reidhweitestreuung von
Teildhen mit gegebenar Energie ("straggling") verursadht. Die-
ser Fehler rahrt diher, daB der Energieverlust durdh Ionisa-
tion em n statistischer ProzeB 1st. Der prozentuale Fehler
let von: der Energie abhingig und der Quadratwursel aus der
Teildhenmasse umgekehrt proportional. Abb.7 stout die pro-
zentuale mittlere Schwankung Veils Funktion der Reichweite
dar, aus der* leidht berechnet warden kahn (die Kurven
wurden nadh einer Arbeit von BARKAS u.a.[21] berechnet).
Die von ums gemessene mittlere Abweichung vom Mittelwert
der Reichweite eines /A-Mesons vom r-te-Zerfall (s.S.16)
jet in Abb.7 mit einem + bezeichnet. Der Wert stimmt befrie-
digend mit der Kurve far 14-Mesonen aberein.
Die beim Zerfall freiwerdende Energie 1st die Se der
Enargien der einselnen Zerfallsprodukte. Die absoluten Feh-
ler warden dabei pythagoreisch addiert:
( ) Afpi. = Zr66Ei?
Der Fehler der Bindungsenergie des jr-Hyperons in Hyper-
fragment setzt sich zusammen aus dem Fehler der beim Zerfall
gemessenen Gesamtenergie Eps und aus dem Fabler, der sich elm
der Ungensuigkeit der jr-Zerfallsenergie ergibt. Each FRIED-
LARDER (22] betrogt der GI-Wert beim Zerfall des Jr-Hyperons
(36,9?0,2)1eV.
Damit wird der Fehler bei der Bestimmung der Bindungs-
energie
R[r]
Ate.7 Prwattliala Reidareitatreimmq (strottling) a1 Funktiert der Reidoreita R
midi Swiss Li. r213
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50-Yr 2013/06/26 : CIA-RDP81-01043R002100030001-0
_ ? q.skIkrp
? 50-Yr 2013/06/26 : CIA-RDP81-010429?31999qp9oi -o
-14g4ia
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- 24 -
C. Experimentelles Material
Alle Ereignisse in Kernemulsionen, die ells Hyperfralcuent-
Zerfalle in Frage komwen, mind Doppelsterne. Wenn zwischen
den zwei Sternen eines Doppelsterns em n ursIehlicher Zusam-
menhang basteht (d.h. wenn es sich nicht um die zufillige
Koinzidenz zweier gewohnlicher Sterne handelt), kann man im
allgemeinen bereits durch bloBes Betrachten tinter dem Mikro-
skop entscheiden, welcher der beiden Sterne dem Primarereignis
(z.B. Erzeugung eines Hyperfragments) und welcher dem Sekun-
direreignis (z.B. Zerfall eines Byperfragments) zuzuordnen
ist.
So werden z.B. bei der Erzeugung durch StoB aus demPrimir-
stern fast ismer Teilchen mit min/staler Korndiehte emittiert.
Bei der Erzeugung durch Einfang negativer I-Mesonen oder
Hyperonen ist der PrimErstern durch das in ihm endende Meson
oder Hyperon (das meistens vorher zur Ruhe oder fast zur Ruhe
gekommen ist) erkennbar.
Im Verlauf des mikroskopischen Absuchens der Platten wi-
den bei 150facher Vergr6Berung insgesamt 170 Doppelsterne
gefUnden. Dabei wurden z.T. such solche Ereignisse ale Doppel-
sterne registriert, bei denen aus dem scheinharen Sekundir
stern nur em n gelademes Teilchen emittiert wurde. Diese Er-
eignisse stellten sich bei der Betrachtung,unter 900facher
Vergr6Berung fast ausnahmslos ala einfache' Streuungen heraus.
Dureh die Absuchmethoden konnen einige Doppelsterne (und
damit einige Hyperfragmente) der Beobachtung entgangen sem.
Das betrifft die Falle, in denen die Verbindungsspur so kurz
ist, daB das Aufl6sungsvermogen des Mikroskops oder der Elul-
sion nicht ausreicht, um Priair- und Sekundarstern zu tron-
nen, oder in denen die Verbindungsspur so lang ist, daB nicht
mehr beide Sterne im gleichen Gesichtfeld des Mikroskops
liegen.
Tinter den 170 Doppelsternen befanden sich neben Hyperfrag-
ment-Zerfdllen andere Ereignisse, die Zerfalle von Hyperfrag-
menten vortauschen konnen. Um diese Ereignisse auszuschlieBen,
wurde an dem vorliegenden Material eine Auswahl vorgenommen.
ft
-25-
1. Auswahlkriterien
Zur Auswahl der echten Hyperfragment-Zerfalle wurden die
Kriterien angewandt, die in der Arbeit von A. 7IIIPK0WSKI,
J. GIERULA und P. zramiqui [23] angefart werden. Die Autoren
haben she bis zum September 1956 veroffehtlichten moglichen
Hyperfragment-ZerfAllenach diesen Kriterien untersucht.
Um ale Hyperfragment-Zerfall klassifiziert zu warden, nun
em n Ereignis mindestens eine der beiden fol-
genden Kriterien erfUllen:
1. Sowohl die Interpretation ale ZusammenstoB stabiler
Teilchen ale such die ale Cr-Stern ist ausgeschlossen.
2. Der wohldefinierte Zerfall stUtzt die Interpretation
als Hyperfragment.
Zur PrUfung, ob das erste Kriterium erfUllt ist, wurden
die Daten Uber die Verbindungsspur und Uber die kinetische
Energie der Zerfallsprodukte benutzt. Ein ZusammenstoB stabi-
ler Teilchen ist ausgeschlossen, wenn das Sekundarereignis
in Ruhe oder fast in Ruhe stattfindet, oder wenn die kineti-
eche Energie des Teilchens, das die Verbindungsapur hinter-
laBt, bedeutend kleiner ist, ale die zur Erzeugung des Sekun-
darsterna notwendige Energie. Ein Cr-Stern ist ausgeschlossen,
wenn das "verbindende" Teilchen mehrfach geladen let, seine
Masse die doppelte Nukleonenmasse Ubertrifft, oder wenn es
aus anderen GrUnden nicht els r; I- oder Y- in Frage komat
(a.z.B. Ereignis Nr.6, S.40).
Zur PrUfUng, ob da u zweite Kriterium erfUllt ist, wurde
such die Analyse des Sekundarsterns benutzt. Dieses Kriterium
wurde ale erfUllt betrachtet, wenn
entweder die zwei (oder drei) Spuren des Sekundaraterns
kollinear (komplanar) sind, und die Impulabilanz in nor-
' einstimmumg mit ellen beobachteten Daten zu einem Zerfalls-
proza0 fUhrt, der sit der Interpretation des Ereignisses
ale Hyperfragment-Zerfall gut zu vereinbaren ist;
oder wenn die Annahme nureines neutralen Tell-
chew zu einer Interpretation ale Zerfall eines eindeutig
bestimmten Hyperfragments (d.h. eines bestimmten Isotope)
Mart.
Die Auswahl ist in gewissem Grade recht willkUrlich, ins-
besondere wegen des zweiten Kriteriums. So werden z.B. fast
es^ ,cclin I a -
zed CODV Aoorov
d for Rel
? 50-Yr 2013/06/26? CIA-RDP81-01043R002100030001-0
Declassified in Part - Sanitized Copy Approved for Release
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50-Yr 2013/06/26 : CIA-RDP81-01043R002100030001-0
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4!
- 26 -
all. Hyperfragment-Zerfalle ausgeschieden, die unter Emission
zwcier Neutronen verlaufen, well gerade die schwereren Hyper-
fragmente (1;s2) oft nur einige Reichweite besitzen, so
daB an der Terbindungsspur keine Ladungs- oder Massenbestimmung
m6glich int. Diese Willkar jet aber unmermeidlich, well die
Zulassung rweier Neutmonen die ErfUllung fast leder Impuls-
iL und Energiebilanz gestattan warde.
Fir bemerken noch, daB nach 1PILIPEOWSZI u.a. alle publi-
zierten mesonischen Zerfalle einem der beiden Eriterien ge-
nUgten, wahrend etwa wei Drittel der nichtmesonischen Zer-
falle ausgeschieden wurden.
2. DurdhfUhrung der Auswahl
Die vorstehend genannten Kriterien wurden auf elle 170
Doppelsterne angewandt. Dabei wurden zunadhst die im Abschnitt
B p!nannten qualitativen Identifizierungsmethoden angewandt.
Durdh diese grobe Auswahl konnte bereits der groBte Tell der
Doppelsterne (136) ausgesdhlossen werden. Es handelte sich
bei diesen Ereignissen um einfadhe Streuungen, sekundare
St6Be stabiler Teilchem oder um Cr-Sterne. In einzelnen Fallen
stellte ea sich haraus, daB es sich nicht um omen edhten
Doppelstern handelte, was bei der kleinen VergroBerung beim
Absudhen nicht zu erkennen war.
Auf die verhliebenen 34 Ereignisse wurden die quantitativen
Identifizierungsmethoden angewandt. Nadh Anwendung der Aus-
wahlkriterien konnten 7 Ereignisse ala Hyperfragment-Zerfalle
identifiziert werden. Darunter Bind 5 mesonische Zerfalle,
von denen drei Zerfallen em n eindeutiges Zerfallssdhema zuge-
ordnet werden konnte, und zwei nichtmesonische Zerfalle.
Die sieben Hyperfragment-Zerfalle werden in folgenden
einzeln beschrieben.
0
4
- 27 -
3. Besdhreibung der Hynerfragment-Zerfalle
Im folgenden Abschnitt wird die Analyse der Hyperfragment-
Zerfalle in einzelnen besdhrieben. Dabei werden folgende Be-
griffe und AbkUrzungen verwendet:
Primarteildhen - das Teildhen, das den Primarstern erzeug?;
7 (Fragment) - das Teildhen, dessen Spur Primar- und Sekun-
darstern verbindet;
Sidhtbare Energie - die Summe aus der kinetischen,Energie
der ZerfallsprodUkte und der Ruheenergie
der unter den Zerfallsprodukten auftreten-
den Mesonen.
laiguipArAl_CE22r4-141t24_92g_IIP157:31
Das erste Ereignis, das ala Hyperfragment-Zerfall identi-
fiziert werden konnte, wurde in den 1-Platten gefbnden.
Der Primarstern besteht aus 6 Verdampfungsspuren und 2
Minimumspuren. Dr ist wahrscheinlich durch den StoB eines
hochenergetischen neutralen Teilchens erzeugt worden.
Der Sekundarstern besteht aus 3 Spuxen, die alle in der
Emulsion enden. Die Spuren scheinen in einer Ebene zu liegen.
In der Abb.8 wird em n Mosaik von Mikrophotographien dar-
gestellt, die von dem Doppelstern und von dem Spurende der
Spur 3 gemacht wurden. Die Minimumspuren sowie eine Verdamp-
fungsspur des Primarsterns sind nicht zu erkennen. Das Pri-
marteilchen hat vermutlich die mit einem Pfeil bezeichnete
Richtung.
Die an dem Ereignis gemessenen Daten sind in der Tab elle 2
zusammengestellt. Der Polarwinkel wurde in ellen Fallen
sgegen eine willkurliche Hezugsgerade gemessen.
Tabelle2
Spur F
Spur 1
Spur 2
Sniff 3
Reichweite R
Et4)
125? 6
31,4?0,6
^,2
17515?50
Polarwinkely
[Grad]
324-8 ? 2
121,5 ?.1
400?26 MeV) oder negattv (4:-8 MeV). Da der !shier
der Bindungsenergie 6 MeV nicht Ubertrifft, kOnnen die Reek-
tionen p) bis C) ausgeschlossen warden.
Die Annahae, daB Spur 3 von einem mehrfach geladenen Tell-
chen erzeugt worden 1st, fuhrt zu Q-Werten >200 MeV. Die '
-37-
ffindungsenergien sind hierbei kleiner als -20 MeV, so daB auch
dieser Fall ausgesdhlossen ist.
Es wurden ferner einige Reaktionen betradhtet, die unter(
Eilssion zweier Neutronen verlaufen kiinnten:
---o + H3 + H3 + 2n + Q; Q > 123 MeV
ADO H' + He4 + H2 + 2n + Q; Q> 189 "
JO Alli/47-- HI + He4 + H3 + 2n + Q; Q > 166 "
Utter diesen Reaktionen ergibt nur der Fall y) eine posi-
tive Bindungsenergie des JC-Hyperons (kerIC 28 MeV).
Die Emission eines sdhnellen Protons beim Zerfall dieses
Fragments gibt AlaB zu der Anna:lame, daB das X- Hyperon in
Kern nicht mit einem Neutron, sondem mit einem Proton naCh
dee Schema
Q-1.--15mev
reagiert hat. hr schlieBen daraus, daB die Emission von zwei
schnellen Neutronen wenig wahrscheinlich 1st. In der Zerfalls-
reaktion nuB aber jedes Neutron mindestens 27 MeV,kineti-
sche Energie besitzen, da sonst Devils- und Energiebilalls
eines Hyperfragaent-Zerfalls nicht erfunt werden
AIM- den angefuhrten Grunden halten wir fur das wahrschein-
lichste Zerfallsschena die Reaktiona):
AIA:4--4 H4 + 13,3 + HZ + n + Q; Q = (150,8?5,2)11eV.
Die Bindungsenergie betr? in diesem Fall
BA . (3,7 ? 5,2) MeV.
ZOLoil_Nr.,5__II2uslimit?a_L_32L347:1411
Dieser Zerfall wurde in den K -Platten gefunden.
Der Priairstern besteht aus 4 VerdampfUngsspuren-Und der
Spur des einfallenden K- -mesons. Das K -Meson 1st bereits
durch seine Richtung (definierte EinschuBrichtung) identifi -
siert.
Der Sekundirstern besteht aus 3 Spuren, die elle in der
Emulsion enden. Die Spuren sind innerhalb der Fehlergranzen
(?20) koaplanar.
Die Zeichnung von der Mikroprojektion des Doppelsterns
wird in Abb.12 gezeigt. Das Teilchen, das die Spur 3 erseugt,
erleidet unmittelbar nach der Emission eine atarke Streuung.
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narlaccifiPri in Part- Sanitized CoovApprovedforRelease @ 50-Yr2013/06/26 : CIA-RDP81-01043R002100030001-0
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ammkrocmgcmimm
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A bb.12
Die 7ragmentspur 7 :Feist 3 Lacken auf. af-Strahlen sind
nicht zu erkennen. Einigei4 vor dem Sekundirstorn int eine
Streuumg zu ashen. hr schlieBen daraus, dad:- des Fragment
sin- oder zweifach geladen let und in der Emulsion zur Ruhe
kommt, bevor es zerfillt. Das erste Auswahlkriterium let nicht
erfallt.
Spur 3 (midst, nachdem xis vorher stark. Streuungen erleidet.
Das Sp:rends hat das typische Aussehen eines ?-lreignisais.
Die Annahme, daB die Spur von einem JC-Meson erseugt warden
wurde durth eine Kormdichtebestimmung bestatigt (bid
11,5 um Abstand von Spurende wurden 33 Worner/100pigesihlt,
vgl. Abb.4).
Die gemessenen Daten dieses Ereigmisses sind in der Tabelle
6 enthalten.
Die Spuren 1 und 2 konnen nicht direkt identifiziert war-
den. Da die Komplanaritit der Zerfallsspuren die Emission ei-
nes" neutrals:: Teilchens unwahrscheinlich macht, versuchen wir,
die Teilchen aus der Impulabilanz zu identifizieren. Die
Spurschwirzung beider Spuren ist mit der Annahme eintach ge-
ladener Teilchen vertriglich.
Spur 7
Spur 1
Spur 2
Spur 3
Reidhweite R
CP-1
7611
85,512
21414
117601140
PlGarwradri
350?3
. 359?2
143,511
214 1 2
Neigungswinkele
[dna]
17?5
39 ? 3
?371 3
?31 ?3
Ideatitit
Jill4
?
H3
Kinotisdhe
imorgie I tval
4,8 ? 0,2
4,8 :4:0,1
5,62 ?0,1
25,50?0,61
Iii nehmen an, daB Spur 2 von einem Proton erzeugt wurde.
Damn int der Gesantimpuls des Systems (Proton + 1r4eson)
der Spur 1 entgegengerichtet und dem Betrage nadh gleidh dem
Impuls eines Tritons mit 901/Beichweite. Ein Deuteron sit'
dissem Impuls hitt* 220ti. Reidhweite, dna leidhteste' zweifadh
geladene Teildhan (He3) nur etwa 30/4. Aus diesem Gruidet,kann
nur sin Zerfallesdhema in Betradht kommen:
* ' 3 4?-
AH +H q; Q . (35,9 At 0,6)Kev
Die Bindungsenergie des Jr-Hyperons in diesem Hyperfragment
betrigt dabei
1;411141=446_mLK2REALIMILE-41a2=lill
Dieser nidhtmesonische Zerfall wurde in den W-Platten go-
Dei Primirstern besteht aus 4 Werdanpfungsspuren, 1 Mini-
mumspur und der Spur des einfallenden
Der Sekundarstern besteht sus 3 Spuren, die elle in der
lmulsion enden. Die Spuren sind nicht komplanar.
In Abb.13 ist eine Zeidhniing von der Nikroprojektion des
Doppelsterns dargestellt.
Die 7ragmentspur I weist bei einer Lange von 1514 zwei
Melton aut. d-Strehlen sind nicht zu beobadhten. Etwa 1pLvor
dem Sekundirstern let die Spur stark gestreut. Wir sdhlieBen
daraus, daB des Teildhen vor dem Zerfall in der Emulsiok-zur-
RUhe kommt. Die sichtbare Energie des Sekundarsterns betr?
nprIaRRifiari in Part - Sanitized Copy Approved for Release @ 50-Yr 2013/06/26: CIA-RDP81-01043R002100030001-0
Declassified in Part- Sanitized Copy Approved for Release
- 2
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50-Yr2013/06/26:CIA-RDP81-01043R002100030001-0..2
? 40 ?
mindestens 62 MeV. Daher ist em n StoB zwischen stabilen Teil-
Chen ausgesehlossen.
Abb. 13
Durch eine genauere Analyse des PrimArsternts lieB sich die
Interpretation des Fragments ale K- oder Y- aussehlieBen,
so daB each bei diesem Ereignis das erste Auswahlkriterium
erfallt istt
Die Interpretation des Fragments ala K=Ileson tat ausge-
schlossen, da der Primirstern dureh den Einfang eiDAS zur Ruhe
gekommenen.K--Mesons erzeugt wurde.
Die Interpretation ala Jr-Meson ist ebenfalls ausgesehlos-
sen, wail /ma dem PrimArstern em n weiteres X-Meson (Minimum-.
spur) emittiert wird, und die gleiehzeitige Erzeugung zweier
ir-Mesonen beim I-Einfang energetiseh nicht moglich tat. Die
Mininumspur konnte zwar nicht bis zum Ende verfolgt warden,
sus der Korndichte folgt aber eindeutig, daB ale nur von ei-
nem X-Meson IterrOhren kann, wet]. em n Proton dieser Korndich-
te Behr las 300 MeV Energie besitzen mate. Die Emission eines
$o,hochenergetisehen Protons tat aber beim K-Einfang eben-
falls sus energetischen GrUnden unmaglich.
A
? ?
Die Interpretation des Fragments ala Y.-Hyperon lABt Bich
auaschlieBen, wail diese Annshne zu einem Widerspruch
Der Q-Wert bei der Reaktion
g_+ P
betragt Q = 96 MeV. Diese 'Margie verteilt sieh ala kinetische
Energie auf elle Zerfallsprodukte des Eintangsterns. Zugleich
muB aber such die Bindungsenergie aufgewendet warden, um die
Zerfallsteilchen aus dem einfangenden Kern zu befreien.
Das sus dem PrimAratern emittierte r-Meson besitzt eine
Mindestenergie von 40 MeV. Die kinetische Energie eller
tibri-
gen geladenen Teilehen, die aus den PrimAratern eitittiert
warden, betrigt aindestens 29 MeV (unter der Annaba., daB es
etch jeweils Protonen handelt). Dazu muB die Bindungsener-
gie von mindestens 3 Protonen (21 MeV) gerechnet werden.
Dureh den einatigen Umstand, daB die geladenen Teilchen
des Primirsterns eine Vorzugarichtung besitzen, kann der Im-
puls, der von nautralen Teilehan kompensiert werden muB, ab----
geschitat werdon. Br betrAgt mindestens 180 MeVe. Dait ent-
sprieht dem Impuls weeiir Neutronen von mindestens zusammen
8,5 MeV (dazu die Bindungsenergie 14 MeV). Bei joder anderen.
angenommenen Neutronenzahl wird die Mindestenergie grOBor.
Die in der Abb.13 an Primiratern sichtbare kurze Spur ist
Bieber keine Protonenspur, sonde= die eines sehweren Ruck-
stoBteilchens. Daher kann der Impuls, der von Neutromen
pensiert warden muB, mar grOBer sein ale angegeben. Darius
folgt,*daB die Gosaatenergio unterschAtzt worth,* let, auf kei-
nen Pall aber aborachAtzt.
Dem Q-Wert von 96 MeV' steht also eine Gesamtenergio von '\
mindostens 112 MOT gegenaber. Da ea sieh mar ua grobe, aber-'
sehr vorsichtige Abschitzungen handelt, erscheint danach die
Interpretation des fragments ale Ir.-Hyperon ausgeschlossen.
Das erste Auswahlkriterium kann aus den angefuhrten GrOnden
ala erfUllt gelten.
Spur 1 konnte ala Spur eines Protons identifiziort warden.
Die Korndichte betr? bei 9,4 as Abstand von Spurende etwa
74 Orner/100pc(vgl. Abb.4). Die Spuren 2 und 3 konnten nicht
nAher identifisiert warden. Das Spurbild let nit der Annahme
bis zweifach geladener Toilchen vertrig-aich.
Die gemessenen Daten des Ereignissea Nr.6 mind in der Ta-
belle 7 susammengefaBt.
nnrnVed for Release ? 50-Yr 2013/06/26 CIA-RDP8 -
100030001-0
Declassified in Part - Sanitized Copy Approved for Release
? .Yelt7.4Wkla'nealtiet '5` ? .
? 59,7Tr2131
3
g6
/26
4(rillgDP81
4g14114
3
;;2
41940
001
i9gqie-
4
Spur 7
Spur 1 ,
spur 2
Spur 3
Reichweite R
15 ? 1
9635 ? 170
53,5?1
423?6
Polarwinkely
[Grad]
104?2
26?1
43?2
273 ? I
Neicungsywinkele
LGradj
-213?5
42 ? 3
-35 ? 5
,
43?3
Identitat
ALI
H17
,
He, H4,113
He, H1,2,3
rinetische7,2?
Energie E ElleYJ
1
51,11.? 0,75
_
3,47?0,06
falls E3
11,16?0,16
falls 112
Da die Zerfallaspuren nicht komplanar sial, mul mit der
Emission mindestens eines neutralen Teilchens gerechnot wer-
den. Die Spume& 2 und 3 konnen dahsr nicht aus dem Impuls-
gleichgewicht identifiziert widen.
Auf Grund eller beobadhtetenDaten warden die folgenden
moglichen Zerfallsreaktionen betrachtet, die unter Emission
eines Neutrons verlaufen (Reihenfolge der Zerfallsprodukte
wie in der Tabelle 7):
+ H3 + HZ +
ALi H1 + HZ + H3 +
ALt K1 + H3 + H3 +
n + Q;
n + Q;
Ii + Q;
n + (4;
L,p4,1mItml=02t42.+41?,-
dreifach geladenen Teilchen (ALi7) erzeugt worden sun. Das
Spurbild ( 2 LUckei) scheint dem zu widersprechen. Dieser
Widerspruch kane erklart werden
a) durch die Annahme einsr statistischen Schwankung der
Eorndichte und
b) durch den auf S.13 erwahnten Effekt der "SpurverdUnnung",
der bei mehrfach geladenen Teilchen an Spurende auftritt.
eIr
atordinaten I 2?a6:521
Dieser Zorfall wurde in den IC-Platten gefUndan.
Der Prinarstern besteht sus 3 VerdampfUngsspuran und sus
der Spur des einfallemden X--Mesons.
Der Sekandaistern bestaht aux 3 Spuren, die alle in der
Emulsion enden. Sic simd innerhalb der Fehlergrenser (?80)
kamplanar.
Abb. 14 seigt eine Zeichnung von der Elkroprojektion des
Doppelsterns.
Yon diesen Reaktionen kommt nun der Zerfall nach dem Schemed)
in Frage, well sich in ellen ailleren Fallen negative Bindungs -
energien ergeben.
Die Moglichkeit eines Zerfalls unter Emission rweier New-
tronen let nicht ausgeschlossen, aber aus den gleichen GrUn-
den wie bola Ereignis Nr.4 unwahrsdheinlich.
Win nehnen.daher des Zerfallaschema
A131-3. H1 + H3 + HZ + n + Q; Q = (149,4?1,6)1eY
Die total? LUckenlinge G der Pragmentspur P (G = 2i hal
= 320p. , vgl. Abb.6) laBt auf sin einfach geladenss Teilchen
schlieBen. Da die Spur oat kurz von daa Sekundirstern sicht-
bare Streuungen zeigt, Ubertrifft die TeilchennaSse wahr-
scheinlich swei Nukleonennassen. d-Strahlen Masi nicht zu er-
kenmen. Da die sichtbare Energis 176 WeIr Detract, 1st sin StoB
ausgeschlossen.
hr nehmen debar an, daB das erste Auswahlkriterium erfUllt
int.
nariaqqifipri in ID-art- Sanitized Coov Approved for Release @ 50-Yr2013/06/26 : CIA-RDP81-01043R002100030001-0
,
Declassified in Part - Sanitized Co .y Approved for Release
- 44 -
Die Lackenlinge der Spur 1 (G = 20,L bei R = 274/0 spricht
Air die Annahne eines einfach geladenen Teilchens. Spur 3 ea-
dot in einem 6-Stern. Duro!: eine Eorndichtebestimmung (bei
15,2 ma Abstand von Spurende myrtle:: 28 Idrner/104t4gezahlt)
'wards bestatigt, daB sie von einem r-Meson herrdhrt.
Tabelle 8 onthilt die Daten der int4ressierenden Spuren:
Tabel 1.8
Spur?
Spur 1
Spur 2
Spur 3
Reichweite R
320+4
262?3
,
4,2?095
163601'120
[IA.]
Polartrinkellf
[Grad]
319,5 ? 1
140,5?1
250' He* +H1 +r-
,
1,8?0,6
2,6?0,6
1
AHef--,? Hel# + H1 + it-
2,3?0,7
2,6?0,6
2
AHe5- He* +a1 +r
3,8t0,8
-'2,6?0,6
4
ALil-) H3 + Hz 4. H1 + n
3,7 5,2
4,2 ? 1,0
6
1LI.1-1, li3 + II2 + H1 + n,
5,1 ? 1,6
4,2?1,0
Der Vergleich ergibt z.T. gute Ubereinstimaung, z.T. we -
nigstens Obereinstinaung innerhalb der lehlergrenzen. -Zur-
besseren nbersicht der Verhiltnisse wird in Abb.15 nochnals
die Bindungsenergie des A.-Hyperons ala Punktion der Masson-
zahl A des Hyperfregments dargestellt.
Auffillig ist insbesondere die Abweichung des Mertes fUr
das "Hypertriton" AH3. Es 1st benerkenswert, daB nach R. LEVI
SETTI u,a. die mittlere Bindungsenergie aller Hyperfragnente,
die sowohl els AH3 wie such ala AH2 interpretiert werden'kdn-
nen, negativ int (( -0,3 ?0,7)MeV), in Gegensatz zu den?:ein-
deutigenAH3-Hyperfragmenten.
n
'
ifid in Part Sanitized Cov Approved for Release ? 50-Yr 2013/06/26 CIA-RDP81-01043R002100030001-0
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- 46 -
Der Yerlauf der Bindungsenergie els Funktion der Wasson-
=Ohl legt tatsadhlich nth., die Bindungsenergie des "Hyper-.
deuterons" els negativ ansunehmen. Es tat daher durChauss mOg-
- lich,daB unter den nicht eitheutigenAH"-Ryperfragmenten
sumindest einige "Ryperdeuteronen" sind.
?
Lot SeEtto.e. Czo]
Diaioap000rgien soak
7 BiesiotesorborOok dor
writing/mita' Mioit
11
"F.
4 1 1 4 1 1 1 1 1 1
? A
Abb.ff Biampookorgio AA al: Fonititoo dor Masoauold A
Glinstige PUe, bei denen aus der Impulsbilans eindeutig
die Existens des "Ryperdeuterons" gefolgert warden kiinnte,
dfirften kat= zu erwarten sem. Wegen der negativen Bindungs-
energie kens. die Wechselwirkung swischen j1-Hyperon und Pro-
ton nur schwach sein, so daB das )f-Hyperon nahezu fret zers-
rant unit das Proton nur ale sehr kurze RUckstoBspur sicht-
bar wird (wit z.B. bei unnerem.Ereignis Nr.7).
Dagegen sind Zerfalle mbglich, bei denen an der Fragment-
spur direkte Nassenbestimmungendurchgeftihrt warden kOnnten.
Gerade die leichten Ryperfragmente weisen oft groBere Reich-
weiten auf. Es erscheint daher angebracht, beim Absuchen der
Platten elle schwarzen (Verdampfungs-) Spuren so wait wie
mOglich zu verfolgen, damit Doppelsterne mit langer Yerbin-
dungsspur nicht Ubersehen werden.
Wenn man annimmt, daB as sich bei dem Ereignis Nr.7 um
den Zerfall eines "Hypertritons" handelt, dann laBt sich die
ib
?47?
negative Bindungsenergie folgendermaBen erkliiren: Das Hyper-
fragment wurde aus dem Primarstern nicht in Grundzustand, son-
darn in einem angeregten Zustand enittiert (in Sinne der An-
regung gewOhnlicher Kerne). Eine solche Anregumg muB sich so
auswirken, daB die Bindungsenergie kleiner erscheint (s.z.B._
PODGORETZEI [24]). Es bleibt zu prufen, inwieweit diese Deur-
tung der relativ langen Lebenzdauer des Hyperfragments wider-
spricht (baja Zerfall Nr.7 liegt die Flugzeit des Fragments
bei etwa 2.107"sec).
Die aus der Flugzeit folgende untere Grenze der Lebensdauer
des gebundenen jr-Hyperons untertrifft in keinem der vorlie-
genden Fille 10-42sec.
,Zum SchluB eel noch darauf hingewiesen, daB eine genaue
Analyse des Prinarsternz (z.B. bei giinstigen Ereignissen in
Platten, die mit K--Nesonen bestrahlt wurden) bessere Ent-
scheidungen bei nicht eindeutigen Zerfallen m6glich macht.
Else solche Smalyse kOnnte insbesondere AufschluB daruber
geben, ob der Zerfall eines gebundenen X-Hyperons nach dem
Schema
--* n + ? + Q
tatsachlich vorkonat. Der Zerfall eines Hyperfragaents nach
der Reaktion
zA z A-4 + n +Ito Q
A
wire von einer einfachen Streuuag nur zu unterscheiden, wenn
ems der Analyse des Prinirsterns eindeutig hervorgeht, daB
die Verbindungsspur einem Ryperfragment zuzuordnen tat.
Darilber hinaus wire as angebracht, die typischen Merknale
von 0-Sternen, die durch den Einfang von Z--Hyperonen er-
zeugt worden sind, zu untersuchen. Man kOnnte dadurch zu einem
zusitzlichen Auxwahlkriterium kommen, des die Idemtifizierung
sweifelhafter Zerfalle erleichtert.
r-InrrWACI for Release
,,7-11gssmumpamimmmusor
50-Yr 2013/06/26 CIA-RDP81-01043R002100030001-0
? Declassified in Part - Sanitized Copy Approve. or e ease
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-'r S IS.! 6 CIA-RDP81-01043R002100030001-0
,?,1:6V7-41-MMV-t.MthiAil
?A?p
48-
Ich danke Herrn Dr. K. Lanius far die Themenstellung und
far sein-standiges Interesse an der Arbeit, terrier far zahl-
reiche kritische Bemerkungen und Hinweise.
Den Arbeitsgruppen der Kernemulsions-Laboratorien in
Budapest, Prag und Warschau sowie den Herren D. Hebei und
H. Meier bin ich far die AusfUhrung von Messungen in Platten,
die air nicht zuganglich waren, zu bedonderem Dank ver-
pfliehtet. Herrn Bebel und Herrn Meier bin ich auBerdem far
einige wertvolle Diskussionen dankbar.
Ferner danke ich dem Kollektiv von Laboranten, die die
Platten abgesueht haben.
Es 1st mir eine angenehme Pflicht, der Institutsleitung
des Kernphysikalischen Instituts der Deutschen Akademie der
Wissenschaften'zu Berlin far die Bereitstellung eines
Arbeitsplatzes zur Anfertigung der Diplomarbeit zu danken.
Der Regierumg der Deutschen Demokratischen Republik
mochte ich far die MOglichkeit des Studiums und far die
GewOhrung eines Stipendiums meinen Dank aussprechen.
Z. Literatur
[211
[221
[23]
-49-
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Nethodik dicksehichtiger Photoemulsionen (ruse.)
Miirz 1957
sri
? - aniti7Pri Cony Approve or Release
? ? ?
50 -Yr 2013/06/26? CIA-RDP81-01043R002100030001-0