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The use of oxygen-14 in the study of positron polarization in a Fermi-type transition; Emploi de l'oxygene-14 pour l'etude de la polarisation des positions dans une transition du type Fermi; Ispol'zovanie kisloroda-14 dlya issledovaniya polyarizatsii pozitronov v prevrashcheniyakh tipa Fermi; Empleo del oxigeno-14 en el estudio de la polarizacion de los positrones en una transicion de tipo Fermi

Conference:

Abstract

The short-lived radioisotope O{sup 14} has been used in two experiments designed to determine the degree of polarization of the decay positrons. In the two-component theory of beta-decay, first proposed by Lee and Yang, the non-conservation of parity implies that positrons will have their spin angular momentum polarized in the direction of motion by an amount proportional to their velocity divided by the velocity of light. The proportionality constant depends upon the type of interaction responsible for the decay process. The properties of 72-sec O{sup 14} are suitable for a test of certain aspects of the theory. O{sup 14} decays from a zero-spin, even-parity state to another zerospin, even-parity excited state in N{sup 14}. Therefore, the decay is a pure Fermi-type. The O{sup 14} was produced by an N{sup 14} (p, n) O{sup 14} reaction in the University of Washington 60-in cyclotron by a continuous N{sub 2} flow system. O{sub 2} carrier gas was added to the N{sub 2}. After activation the gas passed through suitable filters to remove unwanted activities, and to combine the oxygen with hydrogen. The active water vapour was trapped at liquid N{sub 2} temperature on a copper rod to form a strong ( {approx} 10  More>>
Authors:
Schmidt, F H; Gerhart, J B; Hopkins, J C; Bichsel, H; Stroth, J [1] 
  1. University of Washington, Seattle, WA (United States)
Publication Date:
Jan 15, 1962
Product Type:
Conference
Resource Relation:
Conference: Conference on the Use of Radioisotopes in the Physical Sciences and Industry, Copenhagen (Denmark), 6-17 Sep 1960; Other Information: 8 figs, 1 tab., 4 refs; Related Information: In: Radioisotopes in the Physical Sciences and Industry. Proceedings of the Conference on the Use of Radioisotopes in the Physical Sciences and Industry. V. 1| 556 p.
Subject:
36 MATERIALS SCIENCE; ANNIHILATION; ASYMMETRY; BETA DECAY; BHABHA SCATTERING; CYCLOTRONS; ELECTRONS; EXCITED STATES; FOILS; GAMMA RADIATION; IRON; LIQUIDS; MAGNETIC SPECTROMETERS; MAGNETIZATION; OXYGEN 14; PARITY; PLASTIC SCINTILLATION DETECTORS; PLASTICS; POLARIZATION; POSITRONS; WATER VAPOR
OSTI ID:
22025636
Research Organizations:
International Atomic Energy Agency, Vienna (Austria); United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization, Paris (France)
Country of Origin:
IAEA
Language:
English
Other Identifying Numbers:
Other: ISSN 0074-1884; TRN: XA12N1615112929
Submitting Site:
INIS
Size:
page(s) 303-312
Announcement Date:
Jan 16, 2013

Conference:

Citation Formats

Schmidt, F H, Gerhart, J B, Hopkins, J C, Bichsel, H, and Stroth, J. The use of oxygen-14 in the study of positron polarization in a Fermi-type transition; Emploi de l'oxygene-14 pour l'etude de la polarisation des positions dans une transition du type Fermi; Ispol'zovanie kisloroda-14 dlya issledovaniya polyarizatsii pozitronov v prevrashcheniyakh tipa Fermi; Empleo del oxigeno-14 en el estudio de la polarizacion de los positrones en una transicion de tipo Fermi. IAEA: N. p., 1962. Web.
Schmidt, F H, Gerhart, J B, Hopkins, J C, Bichsel, H, & Stroth, J. The use of oxygen-14 in the study of positron polarization in a Fermi-type transition; Emploi de l'oxygene-14 pour l'etude de la polarisation des positions dans une transition du type Fermi; Ispol'zovanie kisloroda-14 dlya issledovaniya polyarizatsii pozitronov v prevrashcheniyakh tipa Fermi; Empleo del oxigeno-14 en el estudio de la polarizacion de los positrones en una transicion de tipo Fermi. IAEA.
Schmidt, F H, Gerhart, J B, Hopkins, J C, Bichsel, H, and Stroth, J. 1962. "The use of oxygen-14 in the study of positron polarization in a Fermi-type transition; Emploi de l'oxygene-14 pour l'etude de la polarisation des positions dans une transition du type Fermi; Ispol'zovanie kisloroda-14 dlya issledovaniya polyarizatsii pozitronov v prevrashcheniyakh tipa Fermi; Empleo del oxigeno-14 en el estudio de la polarizacion de los positrones en una transicion de tipo Fermi." IAEA.
@misc{etde_22025636,
title = {The use of oxygen-14 in the study of positron polarization in a Fermi-type transition; Emploi de l'oxygene-14 pour l'etude de la polarisation des positions dans une transition du type Fermi; Ispol'zovanie kisloroda-14 dlya issledovaniya polyarizatsii pozitronov v prevrashcheniyakh tipa Fermi; Empleo del oxigeno-14 en el estudio de la polarizacion de los positrones en una transicion de tipo Fermi}
author = {Schmidt, F H, Gerhart, J B, Hopkins, J C, Bichsel, H, and Stroth, J}
abstractNote = {The short-lived radioisotope O{sup 14} has been used in two experiments designed to determine the degree of polarization of the decay positrons. In the two-component theory of beta-decay, first proposed by Lee and Yang, the non-conservation of parity implies that positrons will have their spin angular momentum polarized in the direction of motion by an amount proportional to their velocity divided by the velocity of light. The proportionality constant depends upon the type of interaction responsible for the decay process. The properties of 72-sec O{sup 14} are suitable for a test of certain aspects of the theory. O{sup 14} decays from a zero-spin, even-parity state to another zerospin, even-parity excited state in N{sup 14}. Therefore, the decay is a pure Fermi-type. The O{sup 14} was produced by an N{sup 14} (p, n) O{sup 14} reaction in the University of Washington 60-in cyclotron by a continuous N{sub 2} flow system. O{sub 2} carrier gas was added to the N{sub 2}. After activation the gas passed through suitable filters to remove unwanted activities, and to combine the oxygen with hydrogen. The active water vapour was trapped at liquid N{sub 2} temperature on a copper rod to form a strong ( {approx} 10 mc) continuous source of 72-sec O{sup 14}. Decay positrons were energy-analysed in a small magnetic spectrometer. The longitudinal polarization of the positrons emerging from the spectrometer was studied by two methods. In the first the positrons impinged upon a plastic scintillator where some of them annihilated in flight. The more energetic annihilation quantum is circularly polarized in the same sense as that of the original positron. These gamma rays were Compton-scattered from magnetized iron and detected in a Nal(Tl) scintillation counter. An asymmetry in the scattering crosssection with the direction of magnetization is related to the original amount of positron polarization. In the second method the positrons were focussed upon a magnetized iron foil. The positron-electron, or Bhabha, scattering cross-section depends upon the sense of magnetization of the iron foil relative to the positron polarization. The scattered electron and positron were detected in plastic scintillation-counters operating in fast coincidence. For both methods the expected asymmetries are small, and long counting-periods were required. The results show that 1-MeV O{sup 14} positrons are right-handed polarized. The annihilation method gave the value (0.73 {+-} 0.17) v/c, the Bhabha scattering method gave (0.97 {+-} 0.19) v/c. The simplest theory predicts 1.00 v/c. I t is believed that the Bhabha scattering method is the more reliable, chiefly because the relation between asymmetry and polarization is easier to calculate. (author) [French] Le radioisotope oxygene-14 a courte periode a ete utilise au cours de deux experiences visant a determiner le degre de polarisation des positions de desintegration. Dans la theorie a deux composantes sur la desintegration beta, enoncee pour la premiere fois par Lee et Yang, la non-conservation de la parite implique que l'impulsion angulaire de spin des positions se polarisera dans le sens du mouvement selon une constante proportionnelle a leur vitesse divisee par la vitesse de la lumiere. Cette constante depend du type d'interaction responsable du processus de desintegration. Les proprietes de l'oxygene-14 (periode de 72 s) permettent de verifier experimentalement certains aspects de cette theorie. Lorsqu'un atoms de {sup 14}O se desintegre en {sup 14}N, il passe d'un etat de spin zero, de parite +1, a un autre etat excite, egalement de spin zero et de parite +1. Il s'agit donc d'une desintegration pure du type Fermi. Le {sup 14}O a ete produit par une reaction {sup 14}N (p, n) {sup 14}O realisee dans le cyclotron de 60 pouces de l'Universite de Washington au moyen d'un courant continu de N{sub 2} auquel on a ajoute de l'O{sub 2} comme entraineur. Apres activation, on a fait passer le gaz dans des filtres appropries pour eliminer les activites indesirables et combiner l'oxygene avec de l'hydrogene. La vapeur d'eau active a ete condensee a la temperature de l'azote liquide sur une barre de cuivre, de facon a constituer une source continue d'activite elevee ({approx}10mc) de {sup 14}O (periode de 72 s). L'energie des positons de desintegration a ete analysee dans un petit spectrometre magnetique. La polarisation longitudinale des positons emergeant du spectrometre a ete etudiee de deux facons. Dans le premier cas, les positons frappaient un scintillateur en plastique, et quelques-uns d'entre eux etaient annihiles en cours de vol. Le quantum d'annihilation le plus energique est polarise circulairement dans le meme sens que celui du positon initial. Ces rayons gamma subissaient une diffusion de Compton siu' du fer magnetise et etaient ensuite detectes au moyen d'un compteur a scintillation Nal (T1). L'asymetrie de la section efficace de diffusion par rapport au sens de la magnetisation est fonction de la polarisation initiale des positons. Dans le second cas, on a dirige les positons sur une feuille de fer magnetise. La section efficace de diffusion des positons-electrons (methode de Bhabha) depend alors du sens de la magnetisation de la feuille de fer par rapport a la polarisation des positons. Les electrons et les positons diffuses ont ete detectes au moyen de compteurs a scintillation en plastique, fonctionnant en coincidence rapide. Dans l'un et l'autre cas, les asymetries prevues sont faibles, et des periodes de comptage de longue duree sont necessaires. Les resultats obtenus indiquent que les positons de f MeV emis par le {sup 14}O sont polarises a droite. La methode d'annihilation donne la valeur de (0,73 {+-} 0,17) v/c; la methode de diffusion de Bhabha donne (0.97 {+-} 0,19) v/c. La theorie la plus simple prevoit 1,00 v/c. On pense que la methode de diffusion de Bhabha est la plus sure, car la relation entre l'asymetrie et la polarisation est plus facile a calculer. (author) [Spanish] El radioisotopo {sup 14}O, de periodo de semidesintegracion corto, se ha utilizado en dos experimentos destinados a determinar el grado de polarizacion de los positrones de desintegracion. En la teoria de los dos componentes de la desintegracion beta que enunciaron por primera vez Lee y Yang, la no conservacion de la paridad exige que el impulso angular del spin de los positrones se polarice en el sentido del movimiento en una cantidad proporcional a su velocidad dividida por la de la luz. La constante de proporcionalidad depende del tipo de interaccion al que se deba el proceso de desintegracion. Las propiedades del {sup 14}O de 72 segundos permiten comprobar experimentalmente algunos aspectos de esta teoria. Al desintegrarse en {sup 14}N el {sup 14}O pasa de un estado de spin cero y paridad + 1, a otro estado, excitado, de spin cero y paridad + 1. Por consiguiente, la desintegracion constituye lina transicion de tipo Fermi puro. El {sup 14}O fue obtenido mediante la reaccion {sup 14}N (p, n) O{sup 14} en el ciclotron de 60 pulgadas de la Universidad de Washington, por un sistema de flujo continuo de N{sub 2} al que se agrego O{sub 2} como gas portador. Despues de activado, el gas atraviesa unos filtros para eliminar las actividades indeseadas y para combinar el exigeno con hidrogeno. El vapor de agua activa fue condensado a la temperatura del N{sub 2} liquido sobre una varilla de cobre, para obtener una fuente continua de elevada intensidad (unos 10 mc) de {sup 14}O de 72 segundos. La energia de los positrones de desintegracion fue analizada con ayuda de un pequeno espectrometro magnetico. La polarizacion longitudinal de los positrones a la salida del espectrometro se estudio por dos metodos diferentes. En el primer metodo, los positrones inciden sobre un centelleador de material plastico en el que algunos de ellos son aniquilados en vuelo. El cuanto de aniquilacion, cuya energia es mayor, se polariza circularmente en el mismo sentido que el positron original. Estos rayos gamma son dispersados en hierro imantado por efecto Compton e identificados en un contador de centelleo de Nal(Tl). La asimetria de .la seccion eficaz de dispersion con respecto a la direccion de magnetizacion esta relacionada con la magnitud original de la polarizacion de los positrones. El segundo metodo consistio en dirigir los positrones sobre una lamina de hierro imantada. La seccion eficaz de dispersion positron-electron, o de Bhabha, depende del sentido de la magnetizacion de la lamina de hierro con respecto a la polarizacion de los positrones. Los electrones y positrones dispersos fueron detectados en contadores de centelleo, de material plastico, conectados a un circuito de coincidencias rapidas. En ambos metodos las asimetrias previstas son pequenas, lo cual exige periodos largos de recuento. Los experimentos han demostrado que los positrones de 1 MeV procedentes de {sup 14}O tienen polarizacion dextrogira. El metodo de aniquilacion dio un valor (0,73 {+-} 0,17) v/c; el metodo de dispersion de Bhabha dio (0,97 {+-} 0,19) v/c. La teoria mas simple predice un valor de 1,00 v/c. Se supone que el metodo de dispersion de Bhabha es el que da mejores resultados, sobre todo porque la relacion entre la asimetria y la polarizacion es mas facil de calcular. (author) [Russian] V dvukh ehksperimentakh radioizotop O{sup 14} s korotkim poluperiodom raspada byl vybran dlya opredeleniya stepeni polyarizatsii obrazuyushchikhsya pri raspade pozitronov. V svete teorii dvojnogo betaraspada, predlozhennoj vpervye Li i YAngom, nesokhranenie chetnosti ukazyvaet, chto spinovyj moment kolichestva dvizheniya pozitronov polyariziruetsya v napravlenii dvizheniya na kolichestvo, proportsional'noe ikh skorosti, delennoj na skorost' sveta. Postoyannaya proportsional'nosti zavisit ot roda vzaimodejstviya, vyzyvayushchego protsess raspada. Svojstva 72-sekundnogo O{sup 14} podkhodyat dlya proverki nekotorykh aspektov ehtoj teorii. Kislorod O{sup 14} raspadaetsya ot nulevogo spina, prokhodit cherez chetnoe sostoyanie, perekhodit k drugomu nulevomu spinu i prevrashchaetsya v N{sup 14} v vozbuzhdennom chetnom sostoyanii. Poehtomu raspad proiskhodit tochno po tipu Fermi. Kislorod O{sup 14} byl poluchen reaktsiej N{sup 14} (p, n) O{sup 14} v 60-dyujmovom tsiklotrone Vashingtonskogo universiteta s postoyannym potokom azota N{sub 2}. K N{sub 2} byl dobavlen nositel' O{sub 2} v gazoobraznom vide. Posle aktivizatsii gaz propuskalsya cherez sootvetstvuyushchie fil'try dlya udaleniya nezhelatel'noj aktivnosti i dlya obespecheniya soedineniya kisloroda s vodorodom. Aktivizirovannye vodyanye pary zakhvatyvalis' pri temperature zhidkogo azota N{sub 2} i ulavlivalis' na mednuyu palochku dlya obrazovaniya sil'nogo (okolo 10 millikyuri) postoyannogo istochnika 72-sekundnogo kisloroda O14. Obrazuyushchiesya pri raspade pozitrony analizirovalis' s tochki zreniya ikh ehnergii v nebol'shom magnitnom spektrometre. Dva metoda byli ispol'zovany dlya izucheniya prodol'noj polyarizatsii vykhodyashchikh iz spektrometra pozitronov. V pervom iz nikh pozitrony popadali v plasticheskij stsintillyator, gde nekotorye iz nikh unichtozhalis' na letu. Annigiliruyushchijsya kvant bolee vysokikh ehnergij polyariziruetsya vrashchatel'no v tom zhe samom napravlenii, chto i pervonachal'nye pozitrony. EHti gamma-luchi rasseivalis' iz namagnichennogo zheleza po Komptonu i podschityvalis' pri pomoshchi stsintillyatsionnogo schetchika s Nal(T). Assimetrichnost' poperechnogo secheniya rasseivaniya v zavisimosti ot napravleniya namagnichivaniya svyazana s pervonachal'noj stepen'yu polyarizatsii pozitronov. Vo vtorom metode pozitrony sosredotochenno napravlyalis' na namagnichennuyu zheleznuyu fol'gu. Poperechnoe sechenie rasseivaniya pozitronov-ehlektronov ili rasseivaniya Baba zavisit ot napravleniya namagnichivaniya zheleznoj fol'gi po otnosheniyu k polyarizatsii pozitronov. Rasseyannye ehlektrony i pozitrony obnaruzhivalis' pri pomoshchi plasticheskikh stsintillyatsionnykh schetchikov, rabotayushchikh s bystrym sovpadeniem. Dlya oboikh metodov ozhidaemaya dissimetrichnost' neznachitel'na, i trebuyutsya dlitel'nye promezhutki vremeni podscheta. Rezul'taty pokazyvayut, chto pozitrony O{sup 14} v 1 mehv polyariziruyutsya v napravlenii chasovoj strelki. Metod annigilyatsii daet znacheniya (0,73-0,17) v/c; metod rasseivaniya Baba daet (0,97-0,19) v/c. Prostejshaya teoriya predusmatrivaet 1,00 v/c. Nuzhno dumat', chto metod rasseivaniya Baba bolee nadezhen, glavnym obrazom potomu, chto sootnoshenie mezhdu assimetrichnost'yu i polyarizatsiej bolee legko poddaetsya raschetu. (author)}
place = {IAEA}
year = {1962}
month = {Jan}
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