Polarization of conversion electrons following beta decay

Summary

Because of the breakdown of the symmetry principles in weak interactions, β-decay provides a means of producing polarized nuclei. In allowed transitions only first rank polarization, and in forbidden transitions higher odd rank orientation, is produced. This orientation is manifested in the polarization of subsequent radiations. The present work contains an essentially complete discussion of the polarization of internal conversion electrons from theK-shell. In allowed transitions there is an appreciable longitudinal and also transverse polarization. The latter is in the plane of the momentum vectors of the β-particle and conversion electron. In general these polarizations also appear in forbidden transitions where contributions from higher odd rank orientation are present. In addition, the forbidden transitions are characterized by a component of polarization perpendicular to the β-conversion electron plane. This component, which arises from the even rank orientations (for example, alignment), is a «classical» effect of the coincidence observation. Unfortunately, this transverse polarization is very small (a few percent at most) under practical conditions. Expressions for the polarization components are given in terms of extensively tabulated angular correlation coefficients and «particle» parameters for the three types of polarization. Numerical results for the longitudinal and transverse in-the-plane polarization parameters are included for mixed as well as for pure multipole transitions. Particular decay schemes involving allowed and first forbidden unique β transitions are considered in detail and numerical values for these polarizations are given.

Riassunto

A causa dell’insuccesso dei principi di simmetria per le interazioni deboli, il decadimento β fornisce un mezzo per produrre nuclei polarizzati. Nelle transizioni permesse si produce solo una polarizzazione del primo ordine, nelle transizioni proibite una orientazione superiore di ordine dispari. Tale orientazione si manifesta nella polarizzazione delle radiazioni susseguenti. Il presente lavoro fornisce una discussione sostanzialmente completa sulla polarizzazione di elettroni di conversione interna derivanti dallo stratoK. Sussiste, per le transizioni permesse, un apprezzabile polarizzazione longitudinale, ed anche trasversale. Quest’ultima giace sul piano degli impulsi vettori delle particelle β e dell’elettrone di conversione. Tali polarizzazioni si manifestano, in generale, anche nelle transizioni proibite nelle quali sono presenti i contributi da parte delle orientazioni superiori di ordine dispari. Oltre a ciò, le transizioni proibite sono caratterizzate da una componente di polarizzazione perpendicolare al piano dell’elettrone β di conversione. Tale componente che trae origine dalle orientazioni di ordine pari (per esempio, l’allineamento) è un effetto « classico » dell’osservazione di coincidenza. Sfortunatamente, questa polarizzazione trasversa è, in condizioni normali, molto debole (al massimo alcune unità per cento). Le espressioni per le componenti di polarizzazione sono date in funzione dei coefficienti della correlazione angolare estesamente tabulati, e dei parametri delle particelle per i tre tipi di polarizzazione. Si danno anche i risultati inerenti ai parametri longitudinali e trasversali di polarizzazione nel piano sia per le transizioni miste che per quelle di multipolo pure. Sono presi in esame, in modo dettagliato, particolari schemi di decadimento riguardanti transizioni permesse e transizioni β uniche proibite in prima approssimazione e si riportano i valori numerici di tali polarizzazioni.