ПОИСК В ОРГАНИЧЕСКОМ СЦИНТИЛЛЯТОРЕ ЦЕПОЧЕК КАТАЛИТИЧЕСКИХ ЭРЗИОН-ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ,
ИНИЦИИРУЕМЫХ ОСТАНАВЛИВАЮЩИМИСЯ ЭРЗИОНАМИ КОСМИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ.
*, E. В. Плетников **
* Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН (ИЗМИРАН), г. Троицк, Московской области, *****@***ru ;
** Московский авиационный институт (технический университет) (MAИ), г. Москва,
*****@***ru.
При регистрации космических лучей с помощью пластических сцинтилляторов наблюдаются импульсы повышенной длительности (10-100 мкс) большой амплитуды ~100 МэВ с характерной плоской зазубренной вершиной, названные нами «гривами». По мнению одного из авторов этой статьи (), происхождение таких импульсов может быть объяснено в рамках предложенной им ранее Эрзионной модели. В рамках этой модели ожидается, что остановка Эрзиона космического происхождения в пластическом сцинтилляторе массой ~100 кг может приводить к инициированию в пластике цепочки каталитических эрзион-ядерных реакций, порождающих «гривы» каждый месяц. На установке Дочь-4м проведён экспериментальный поиск таких событий и поставлен предел на их интенсивность, не противоречащий теоретическим оценкам. Создаваемый Супер Телескоп ИЗМИРАН Спектрометрический Сцинтилляционный (СТИСС) для измерения энерговыделений и направлений прихода космических мюонов позволит, по-видимому, исходя из массы пластического сцинтиллятора (800 кг), наблюдать «гривы» почти каждый день, где и предлагается продолжить их поиск.
При исследовании космических лучей в НИИЯФ МГУ [1] посредством пластических сцинтилляторов были зарегистрированы импульсы увеличенной длительности (~мкс) значительной амплитуды ~100 МэВ, имеющие характерную плоскую зазубренную вершину, названные нами «гривами» (см. Рис.1, 1 – обычный импульс в пластическом сцинтилляторе, 2 – «грива»). Подобные импульсы не смогли получить объяснение из предположения, что они являются следствием особенностей широких атмосферных ливней. Один из нас, , предлагает объяснение природы таких импульсов на основе Эрзионной модели, разработанной им совместно с [2-4]. Эрзионная модель является следствием зеркальной киральной симметрии, которая предполагает существование стабильного сверхтяжёлого U*-антикварка (М~200 ГэВ, Q=-2/3). Этот антикварк вместе с обычным d-кварком составляют тяжёлый стабильный отрицательно заряженный мезон, названный Эрзионом (Э-) , который, вступая во взаимодействие с протоном образует нейтральный пятикварковый мешок – Энион (ЭN). В соответствии с этой зеркальной моделью, должен существовать также метастабильный нейтральный Эрзион (Э0), взаимодействующий с нейтроном с образованием того же самого Эниона (ЭN). Энион, вследствие своих особых ядерных свойств обладает способностью притягиваться к ядру и удерживаться в его окрестности с энергией связи ~(1-100) эВ. Для ряда элементов, ниже названных “донорами”, энион не взаимодействует ядернонеупруго с ядром атома, а удерживается в окрестности ядра неопределённо долго, пока не будет оторван за счёт передачи ему необходимой знергии отрыва. Из лёгких элементов наиболее известными донорами являются 1Н, 4Не, 12С, 16О.
В рамках эрзионной модели следующие эрзион-ядерные каталитические реакции могут протекать в веществе, состоящем из легких стабильных изотопов [3] :
1H (Э-, Э0) 0n + 1,65 MэВ (100 %) (1)
2H (Э-, ЭN) 0n + 5,6 MэВ (0,016 %) (2)
2H (ЭN, Э0) 3H + 0,1 MэВ (0,016 %) (3)
2H (Э0, ЭN) 1H + 3,9 MэВ (0,016 %) (4)
Li6 (ЭN, Э0) 7Li + 1,1 MэВ (7,5 %) (5)
Li6 (Э0, ЭN) 5Li+ 0,48 MэВ (7,5 %) (6)
5Li - > 4He + 1H + 1,7 MэВ
Li6 (Э-, ЭN) 5He + 3,2 MэВ (7,5 %) (7)
5He - > 4He + 0n + 1,36 MэВ
7Li (ЭN, Э-) 8Be + 9,5 MэВ (92,5 %) (8)
8Be - > 2×4He + 4,8 MэВ
13C (ЭN, Э0) 14C + 2,0 MэВ (1,1 %) (9)
13C (Э0, ЭN) 12C + 1,2 MэВ (1,1 %) (10)
14C (ЭN, Э-) 15N + 2,4 MэВ (-
14N (Э-, Э0) 14C + 2,3 MэВ (99,6 %) (12)
14N (Э-, ЭN) 13C + 0,25 MэВ (99,6 %) (13)
14N (ЭN, Э0) 15N + 4,7 MэВ (99,6 %) (14)
15N (ЭN, Э-) 16O + 4,3 MэВ (0,37 %) (15)
17O (ЭN, Э0) 18O + 1,9 MэВ (0,038 %) (16)
17O (Э0, ЭN) 16O + 2,0 MэВ (0,038 %) (17)
18O (ЭN, Э-) 19F + 0,2 MэВ (0,2 %) (18)
В том случае, если Эрзион космического происхождения останавливается в органическом сцинтилляторе (состоящем из таких химических элементов, как H, C, N, O), он начинает инициировать цепочки каталитических эрзион-ядерных реакций (реакции (3,4), (9,10) и (16,17)) с частотой ~ (10-100) МГц в течение ~ (10-100) мкс. Наконец он будет захвачен на изотопах "донора" (12C, 16O) или выйдет из вещества наружу. Если при регистрации космических лучей в качестве органического вещества использовать пластический сцинтиллятор, то мы сможем наблюдать длительный (10-100 мкс) импульс большой амплитуды (~100 MэВ) (см. рис. 1). Никакая другая элементарная частица не может создать такой импульс. Ожидается, что такие импульсы в пластическом сцинтилляторе массой ~100 кг должны появляться на обнаружимом уровне каждый месяц ((M×T) ~3000 кг×дн.). Немногие ядерные лаборатории имеют экспериментальное оборудование, способное обнаруживать такие импульсы. К счастью, в нашем распоряжении имеется такая экспериментальная техника, которая позволяет наблюдать форму импульса в сцинтилляторе. Уже 3 года работает установка "ДОЧЬ-4м" [5] – двухкристальный дифференциальный сцинтилляционный спектрометр с пластиковым окружением (см. рис.2, кристаллы CsI и NaI, и пластиковое окружение ~30 кг) с целью поиска Эрзионов в составе космических лучей в РНЦ «Курчатовский институт». На этой установке исследована форма импульсов в неорганических сцинтилляторах NaI и CsI. С целью исследования формы импульсов, формирующихся в органическом сцинтилляторе, мы изменили схему мастера установки "ДОЧЬ-4м", заменив сигналы от кристаллов NaI и CsI на сигналы от пластикового окружения, и установка проработала приблизительно месяц в этом новом режиме. Таким путем, нам удалось получить экспериментальную экспозицию на установке (M×T)~1000 кг×дн. Полученные импульсы были нами просмотрены, но среди них мы пока не смогли найти импульсов ожидаемой формы, что, однако, не противоречит модельным ожиданиям. В ближайшее время большая новая установка (СТИСС) для изучения мюонной компоненты космических лучей, и поиска Эрзионов (используется пластический сцинтиллятор с M~800 кг), см. рис– пластический сцинтиллятор 1м х 1м х 0,05м, 2 – светозащитный кожух, 3 - ФЭУ) начнёт работать в ИЗМИРАН. Такие импульсы, если верна Эрзионная модель, смогут наблюдаться на ней почти каждый день.
Список литературы
1. Atrashkevich V. B., Fomin Yu. A., Garipov G. K. et al. "Temporal structure of scintillation detector pulse in EAS". J. Phys. G: Nucl. Part. Phys., 237-247.
2. , M. " Новые устойчивые адроны в космических лучах, их теоретическая интерпретация и возможная роль в катализе холодного ядерного синтеза". Препринт N 1, Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (1990).
3. Бажутов Ю Н., M., Kукса В. ИI. " Указания на возможности существования нового устойчивого адронного гипотетического катализатора Холодного ядерного синтеза ". Труды 3-ей Российской конференции по холодному ядерному синтезу, Москва,
4. Bazhutov Yu. N., Vereshkov G. M. Proceedings of ICCF-4, Hawaii, 4,
5. Bazhutov Yu. N. , Kozlov Yu. V. , Kumantseva Yu. A. , Martemiyanov V. P. ,
Pletnikov E. V. , Sabelnikov A. A. , Tarasenkov V. G. , Turbin E. V. (2),
Vyrodov V. N. // Abs. 18th EuCRSym. Moscow. 2002. HE22P.
Рис. 1. Предполагаемая удлинённая плоская форма импульса, создаваемого цепочкой эрзионных каталитических реакций в пластическом сцинтилляторе.
Дискрим. |
Рис.2. Блок схема установок «Дочь-4м, е, м2,м3». 
Рис.3. Схема мюонного спектрометрического супер-телескопа ИЗМИРАН «СТИСС».
SEARCH OF ERZION NUCLEAR CATALYSIS CHAINS FROM COSMIC RAY ERZIONS STOPPING IN ORGANIC SCINTILLATOR
Yu. N. Bazhutov*, E. V. Pletnikov**
*Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radiowave Propagation (RAS), Troitsk, Moscow region, Russia, *****@***ru;
** State Technical University (MAI), Moscow
In framework of Erzion model charged cosmic ray Erzion, stopping in organic substance, begins to create Erzion nuclear catalysis chains with frequency of ~ (10–100) МHz during ~ (10-100) mks. If for an organic substance to use plastic scintillator we can observe long & flat (10-100 mks) pulse of large amplitude (~100 MeV). Not any elementary particle can imitate such pulses. It is expected that such pulses in plastic scintillator with mass of 100 kg must be appeared at the see level every month. Such pulses can be observed every day on the Spectrometric Scintillation Super-Telescope (SSTIS) creating in IZMIRAN for cosmic rays monitoring.
