由高速质子产生的感生放射性

考克饶夫等

编者按

直到20世纪30年代中期，物理学家通常使用α粒子和质子轰击多种元素以产生新的放射性同位素。这篇文章中考克饶夫和他的合作者们描述了一种使用高能质子轰击石墨的实验，该实验产生了以半衰期约为10分钟的速率衰减的放射性。这表明质子束产生了某种数量可观的放射性核，有可能是13N。发射出来的粒子中有一些是正电子，当然，大部分是高能的普通电子，普通电子可以解释为是由γ射线引起的“反冲”造成的。反之γ射线可能是由于正电子在云室壁上湮灭产生的。这是首次观察到的电子–正电子湮灭现象之一，而这一过程直到20世纪40年代才被人们很好地理解。ft　　英文

居里和约里奥[1]曾经报道，许多新的放射性同位素可以用α粒子轰击各种元素来获得，这些同位素会放射出正电子。他们特别指出，当用α粒子轰击硼时，硼会转变为氮的同位素13N，即放射性氮，这种同位素的半衰期是14分钟。他们认为，有可能通过重氢轰击碳产生的14N在放射出一个中子后衰变为这种放射性氮。ft　　英文

我们用600千电子伏能量的质子对艾奇逊人造石墨靶进行了轰击，并使用盖革计数器探测在轰击停止后产生的辐射。用强度约为10微安的质子流轰击15分钟后，将石墨靶从装置上移开并放置在正对着盖革计数器的地方。这时，我们观测到的计数约为每分钟200个，约为正常值的40倍。计数随时间呈指数衰减，其半衰期为10.5±0.5分钟。ft　　英文

然后，我们做了一个与贝克勒尔所做实验类似的实验，在这个实验中，放射源放在9mm厚的铅板一侧，计数器放置在另一侧，整个装置放在磁场内，只有当磁场的方向和大小都合适时，发射出来的电子才能到达计数器。我们发现，当磁场能使正电子到达计数器时，计数增加到原来的3倍；当磁场反向时，未观测到计数的明显增加。因此我们认为，至少部分辐射是由带正电的粒子组成的。ft　　英文

在2,000高斯的磁场中，我们将活化后的放射源放在约3mm厚的云室壁的外侧，并拍摄了250张威尔逊云室的照片。在这种条件下，我们只观测到了两条正曲率的电子径迹，这些径迹可能是由放射源发射出的粒子形成的，而这些电子的能量在500千电子伏的数量级上。另一方面，我们观测到了从气体中发出来的48条康普顿电子的径迹，其能量分布在100千电子伏到500千电子伏的范围内，这表示γ射线的发射能量范围在500千电子伏与1兆电子伏之间。这些γ射线可能是由于正电子的湮灭而产生的，这一过程很可能发生在云室的玻璃壁内部。尽管偏转实验目前并不精确，但它仍然倾向于肯定少量的正电子将具有足够的能量穿透玻璃壁。因此，下一步的实验将把放射源置于云室内进行。*ft　　英文

观测到的这些现象表明，不稳定的同位素13N是由于12C增加一个质子而产生的。我们观测到的半衰期与居里和约里奥报道的数据不同，这可能是由于形成的13N处于不同的激发态。ft　　英文

当我们用重氢离子与质子的混合束代替质子束时，并未观测到计数的明显增多。ft　　英文

我们非常感激班布里奇博士，他提供了我们实验必需的盖革计数器。ft　　英文

（沈乃澂　翻译；夏海鸿　审稿）

* 2月27日，在使用具有微小制动力的云母窗口计数器的实验中，正电子的进入使得计数器的数量极大地增加。正电子的吸收曲线与800千电子伏能量的负电子的吸收曲线相似。