Produzione multipla di mesoni negli sciami penetranti

Riassunto

Si descrivono le esperienze riguardanti la produzione multipla dei mesoni nelle collisioni coi nuclei di alta energia eseguite nel Laboratorio della «Testa Grigia» a 3 500 m. Il dispositivo sperimentale adottato (fig. 1) permette di registrare contemporaneamente coincidenze del quarto, quinto e sesto ordine in due distinte apparecchiature perfettamente simmetriche, disponendo su una di dette apparecchiature uno strato di paraffina e sull'altra uno strato di grafite o lasciando le due apparecchiature senza disporvi sopra alcun materiale. Lo strato di paraffina usato ha uno spessore corrispondente a 12 g/cm² di carbonio+ 2 g/cm² di idrogeno; mentre lo strato di grafite corrisponde a 12 g/cm² di carbonio. Si è trovato un effetto barometrico sugli sciami penetranti dell'ordine di (21±3) % per cm di mercurio. I valori delle frequenze ottenute senza materiale (f ₆/f ₅)=0,5±0,05 e con materiali [(6) _P −(f ₆) _G ]/[f ₅) _P −(f ₅) _G ]∼0,8±0,3 permettono di dedurre che la molteplicità degli sciami penetranti osservati è:$\bar n\underset{\raise0.3em\hbox{$\smash{\scriptscriptstyle\thicksim}$}}{ > } 10$. Segue una discussione sui vari possibili modi di generazione degli sciami penetranti nei materiali disposti sulle apparecchiature dalla quale si conclude che l'eccesso di produzione degli sciami penetranti nella paraffina rispetto alla grafite deve essere interpretato come dimostrazione della produzione multipla dei mesoni nella collisione dei nucleoni incidenti coi protoni di idrogeno. Inoltre sono stati osservati sciami penetranti registrati simultaneamente dai due apparecchi e contenenti più di 200 mesoni (su un'area ∼5 m²).

Summary

Experiments concerning the multiple production of mesons in high energy nucleon collisions were made during the year 1951 at the laboratory of «Testa Grigia» (altitude 3 500 m). The experimental arrangement is indicated in the figs. 1 and 2. Fourfold, fivefold, and sixfold coincidences were registered simultaneously in two identical arrangements with paraffine on one of the apparatuses and graphite on the other, or without these materials. The graphite layer (85,3 kg) had a thickness of 12 g/cm² whereas the paraffine layer contained 12 g/cm² of C+2 g/cm² of Hydrogen. The coincidence set had a resolving time of 0,9 μs for all orders of coincidences. The influence of the barometric pressure on the frequency of penetrating showers (PS) was carefully studied and a barometer effect of (21±3)% per cm, of Hg found for the kind of PS selected by the above arrangement. The results are indicated in the tables I II and III. From the comparison of the frequencies without materials: (f ₆/f ₅)=0,5±0,05 and the frequencies: ((f ₆) _P −(f ₆) _G )/((f ₅) _P −(f ₅) _G )=0,8±0,3 it follows that the average multiplicity of the observed PS is:$\bar n\underset{\raise0.3em\hbox{$\smash{\scriptscriptstyle\thicksim}$}}{ > } 10$ (per 0,4 m²) (also for those created in the nucleon-proton collision). A discussion of various possible cases of simultaneous arrival of two or more nucleons on the producing layers and of a double collision in the paraffine layer (a first collision with a proton and a second collision with a carbon nucleous) shows that all these cases cannot contribute more than few percent to the observed effect. One concludes that the observed excess of production of PS in paraffin compared with graphite must be interpreted as an evidence of multiple production of mesons in the collision of incident nucleons with the protons in Hydrogen. PS incident on an area of ∼5 m² and containing more tha 200 mesons are observed.