ПОИСК ЦЕПОЧЕК КАТАЛИТИЧЕСКИХ ЭРЗИОН-ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ В ОРГАНИЧЕСКОМ СЦИНТИЛЛЯТОРЕ, ИНИЦИИРУЕМЫХ ОСТАНАВЛИВАЮЩИМИСЯ ЭРЗИОНАМИ КОСМИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ.

 

             Ю. Н. Бажутов *, E.В. Плетников **

 

* Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн (ИЗМИРАН), 142092, г.Троицк, Московской области, bazhutov@izmiran.ru;

** Московский авиационный институт (технический университет) (MAИ), г. Москва,

pev6@progtech.ru.

 

            При регистрации космических лучей с помощью пластических сцинтилляторов иногда наблюдаются импульсы повышенной длительности (10-100 мкс) большой амплитуды ~100 МэВ с характерной плоской зазубренной вершиной ¾ «гривы». По мнению авторов происхождение таких импульсов может быть объяснено в рамках предложенной ранее одним из них т.н. «эрзионной модели» (следствия зеркальной SU₃ симметрии). Авторы ожидают, 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. Создаваемый спектрометрический сцинтилляционный супер-телескоп ИЗМИРАН (СТИСС) для измерения спектров и направлений прихода космических частиц позволит по-видимому, исходя из массы пластического сцинтиллятора, наблюдать «гривы» каждый день.

 

            При регистрации космических лучей с помощью пластических сцинтилляторов иногда наблюдаются импульсы повышенной длительности (10-100 мкс) большой амплитуды ~100 МэВ с характерной плоской зазубренной вершиной ¾ «гривы», (см. Рис.1, где 1– обычный импульс в пластическом сцинтилляторе, 2– «грива»). Подобные импульсы наблюдались, в частности, в НИИЯФ МГУ группой [1]. Авторы [1] не смогли объяснить природу этих импульсов, предполагая, что они являются следствием широких атмосферных ливней. Мы предлагаем объяснение природы таких импульсов на основе т.н.  «эрзионной модели», разработанной одним из авторов данной статьи совместно с

Г.М. Верешковым [2-4]. Эрзионная модель является следствием зеркальной SU₃ симметрии,  которая предполагает существование стабильного сверхтяжёлого кварка U (М~200 ГэВ, Q=-2/3). Этот кварк вместе с обычным d анти кварком составляют тяжёлый стабильный отрицательно заряженный мезон, названный  эрзионом Э^-, который, вступая во взаимодействие с протоном образует нейтральный пятикварковый мешок – энион Э_N. В  соответствии с зеркальной симметрией должен существовать также метастабильный нейтральный зрзион Э⁰, взаимодействующий с нейтроном с образованием того же самого эниона Э_N. Энион, вследствие своих особых ядерных свойств обладает способностью притягиваться к ядру и удерживаться в его окрестности с энергией связи ~ десятков эВ. Для ряда элементов, получивших название доноров, энион не взаимодействует с ядром атома, а продолжает удерживаться в окрестности ядра неопределённо долго, пока не будет оторван за счёт передачи ему необходимой энергии отрыва. Из лёгких элементов наиболее известными донорами являются ¹Н, ¹²С, ¹⁶О.

            В рамках эрзионной модели следующие эрзион-ядерные каталитические реакции могут протекать в веществе, состоящем из легких стабильных изотопов: 

 

¹H (Э-, Э⁰) ⁰n + 1,65 MэВ                             (100 %)                                  (1)

²H (Э-, Э_N) ⁰n + 5,6 MэВ                              (0,016 %)                               (2)

²H (Э_N, Э⁰) ³H + 0,1 MэВ                              (0,016 %)                               (3)

²H (Э⁰, Э^N) ¹H + 3,9 MэВ                              (0,016 %)                               (4)

Li⁶ (Э^N, Э⁰) ⁷Li + 1,1 MэВ                             (7,5 %)                                   (5)

Li⁶ (Э⁰, Э_N) ⁵Li+ 0,48 MэВ                            (7,5 %)                                   (6)

                    ⁵Li - > ⁴He + ¹H + 1,7 MэВ

Li⁶ (Э-, Э_N) ⁵He + 3,2 MэВ                           (7,5 %)                                   (7)

                     ⁵He - > ⁴He + ⁰n + 1,36 MэВ

⁷Li (Э_N, Э-) ⁸Be + 9,5 MэВ                            (92,5 %)                                 (8)

                    ⁸Be - > 2×⁴He + 4,8 MэВ   

 

¹³C (Э_N, Э⁰) ¹⁴C + 2,0 MэВ                           (1,1 %)                                   (9)

¹³C (Э⁰, Э_N) ¹²C + 1,2 MэВ                           (1,1 %)                                   (10)

¹⁴C (Э_N, Э-) ¹⁵N + 2,4 MэВ                           (---)                                        (11)

 

¹⁴N (Э-, Э⁰) ¹⁴C + 2,3 MэВ                           (99,6 %)                                 (12)

¹⁴N (Э-, Э_N) ¹³C + 0,25 MэВ                         (99,6 %)                                 (13)

¹⁴N (Э_N, Э⁰) ¹⁵N + 4,7 MэВ                           (99,6 %)                                 (14)

¹⁵N (Э_N, Э-) ¹⁶O + 4,3 MэВ                          (0,37 %)                                 (15)

 

¹⁷O (Э_N, Э⁰) ¹⁸O + 1,9 MэВ                           (0,038 %)                               (16)

¹⁷O (Э⁰, Э_N) ¹⁶O + 2,0 MэВ                           (0,038 %)                               (17)

¹⁸O (Э_N, 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 должен иинициировать 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 для 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). Не каждая элементарная частица 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 в РНЦ «КИ» с целью поиска зрзионов в составе космических лучей работает установка "ДОЧЬ-4м" [5]– двух кристальный дифференциальный сцинтилляционный спектрометр совпадений с пластиковым окружением (см. Рис.2, где 1– кристалл CsI, 2- кристалл NaI, 3– пластиковое окружение ~30 кг, 4- ФЭУ). 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 сигнал от кристалла NaI на сигнал от пластикового окружения, и установка проработала приблизительно месяц в этом новом режиме. Таким путем удалось получить экспериментальную установку (M×T) ~1000 кг×дн. Половина из полученных импульсов была нами просмотрена, но до сих пор мы не смогли найти импульсов ожидаемой формы. В ближайшее время в ИЗМИРАН начнёт работать новая большая установка (СТИСС) для изучения спектров космических лучей, и поиска эрзионов (пластический сцинтиллятор с M~800 кг, см.  рис. 3 – пластический сцинтиллятор (полистирол) 1м x 1м x 0,05м, светозащитный стальной кожух, ФЭУ-49). Такие импульсы 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. 23 (1997), 237-247.

2. Бажутов Ю.Н., Верешков Г.M. " Новые Устойчивые Адроны в Космических Лучах, их Теоретическая Интерпретация и Возможная Роль в Катализе Холодного Ядерного Сплава ". Препринт N 1, Центральный Научно-исследовательский институт Машиностроения (1990).

3. Бажутов Ю Н., Верешков Г.M., Kукса В.ИI. " Указания на возможности существования нового устойчивого адронного гипотетического катализатора Холодного Ядерного Синтеза ". Труды 3-ьей Российской конференции По Холодному Ядерному Синтезу, Москве, 157 (1996).

4. Bazhutov Yu.N., Vereshkov G.M.   Proceedings of ICCF-4, Hawaii, 4, 8-1  (1993).

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.

 

 

 

Рис. 1. Предполагаемая  удлинённая плоская форма импульса, создаваемого цепочкой эрзионных каталитических реакций в пластическом сцинтилляторе (1 – обычный импульс, 2 – «грива»).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2. Схема установок «Дочь-4м, е, м2, м3».

 

 

 

Рис.3. Схема мюонного спектрометрического сцинтилляционного 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), 142092, Troitsk, Moscow region, Russia, bazhutov@izmiran.rssi.ru;

       ** State Technical University (MAI), Moscow, pev6@progtech.ru.

 

 

 

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.