The II₂ bubble chamber used as a low-energy neutron spectrometer and the application of this technique to the determination of the panofsky ratio

Summary

A hydrogen bubble chamber has been used as a neutron spectrometer for the 8.9 MeV « radiative » neutrons emitted in the capture of π^- mesons by protons. These neutrons were detected by observing their recoil protons, and their energy was derived from the angles and ranges of the recoils. The neutron energy spectrum thus obtained exhibited a sharp peak (full-width at half-maximum of ∼ 0.7 MeV) at the correct energy. Two independent techniques were used to subtract background from this peak; they yielded the same result. The absolute detection efficiency was calculated from the known n-p cross-section and the dimensions of the chamber by a Monte-Carlo technique. When the net count in the energy peak is corrected by the detection efficiency and compared to total number of pions stopping in the chamber we obtain a value for the Panofsky ratio of 1.53±0.10. The neutron energy spectrum was further analyzed to determine the mass of the π^- meson, yielding:m _π-= (273.0±0.8)m_e. It is shown that the technique used here may he extended to neutron energies as low as ∼ 3 MeV.

Riassunto

Si è usata una camera a bolle di idrogeno come spettrometro per i neutroni « radiativi » di 8.9 MeV emessi nella cattura dei mesoni π^- in protoni. Questi neutroni vennero individuati osservando i loro protoni di rinculo, e la loro energia fu dedotta. dagli angoli e percorsi dei rinculi. Lo spettro energetico dei neutroni, cosi ottenuto, presentava un. netto picco (ampiezza totale a meta del massimo: ∼ 0.7 MeV) alla giusta energia. Per sottrarre il fondo da questo picco si usarono due tecniche indipendenti; entrambe diedero gli stessi risultati. II rendimento assoluto della individuazione fu calcolato con un Monte-Carlo dalla nota sezione d’urto n-p e la dimensione della camera. Quando il conteggio netto in corrispondenza del picco dell’energia venne corretto in base al rendimento nella individuazione e venne confrontato al numero totale di pioni che si arrestavano nella camera, si ottenne il valore 1.53±0.10 per il rapporte di Panofsky. Si è ulteriormente analizzato lo spettro di energia dei neutroni per determinare la massa del mesone π^-, ottenendo:m _π-= (273.0±0.8)m _e. Si mostra. che la tecnica qui adottata può essere estesa ad energie dei neutroni sino ad un minimo di ∼ 3 MeV.