Temperature effect on the two-gamma annihilation of positrons in bismuth

Summary

We have performed angular-distribution measurements of the two gammas produced by anninilation of positrons in a Bi single crystal and in a Bi polycrystal, at three temperatures: 300 °K, 77 °K, 4.2 °K. Measurements show that the area of the angular distribution curve decreases as the temperature of the single crystal is lowered. The observed decrease is 21% between 300 °K and 77 °K and 28% between 300 °K and 4.2 °K. No temperature effect has been detected with the Bi polycrystal. Our results, obtained with the Bi single crystal, agree with those of Dekhtyar and Mikhalenkov, however observation of the annihilation spectra performed in our measurements excludes the interpretation of the effect given by these authors. We suggest tentatively a model by which the effect could be explained in terms of collective-excitation mode.

Riassunto

Sono state eseguite misure sulla distribuzione angolare della radiazione di annichilazione di positoni su di un monocristallo ed un policristallo di Bi. Le misure sono state fatte alle temperature di 300 °K, 77 °K e 4.2 °K. Nel caso del monocristallo si è osservata una diminuizione dell’area della curva di distribuzione angolare al diminuire della temperatura; la diminuizione è del 21% tra 300 °K e 77 °K e del 28% tra 300 °K e 4.2 °K. Il policristallo non presenta, invece, alcun effetto dovuto alla temperatura. I nostri risultati, per il monocristallo di Bi, sono in accordo con quanto di già precedentemente fatto da Dekhtyar e Mikhalenkov; tuttavia dalle nostre misure si è potuto escludere che la spiegazione dell’effetto sia quella fornita dai suddetti autori. Tentativamente si propone un modello per mezzo del quale l’effetto può essere spiegato in termini di modi di eccitazioni collettive.

Реэюме

Мы провели иэмерения углового распределения двух фотонов, рожденных при аннигиляции поэитронов в монокристалле Вi и поликристалле Bi, при температурах: 300 °K, 77 °K и 4.2 °K. Иэмерения покаэывают, что область кривой углового распределения уменьщается, когда температура монокристалла понижается. Наблюденное уменьщение составляет 21% для температур между 300 °K и 77 °K и 28% для 300 °K и 4.2 °K. Не было обнаружено температурного зффекта в поликристалле Вi. Нащи реэультаты, полученные для монокристалла Вi, согласуются с реэультатами Дехтяра и Михаленкова, однако, наблюдение спектра аннигиляции, полученное в нащих иэмерениях, исключает интерпретацию зтого зффекта, данную выщеупомянутыми авторами. Мы выдвигаем предположительно модель, которая могла бы общяснить зффект в терминах моды коллективных воэбуждений.