Навигация: => 

ОБЗОР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ДИСТАНЦИОННОГО ВЛИЯНИЯ ВРАЩАЮЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ НА РЕЗУЛЬТАТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ ГАММА ИЗЛУЧЕНИЯ

ДП ТО Сибирский научно – исследовательский институт геологии, геофизики
и минерального сырья, Томск, Россия, И. А. Мельник

• Введение

• Описание экспериментов

• Экспериментальные результаты, полученные при воздействии на систему "радиоактивный источник-детектор", и их анализ

• Экспериментальные результаты и их анализ, при воздействии на радиоактивный источник

• Обсуждение результатов

Введение

Исследования по воздействию вращающихся объектов (электродвигателей, маховиков) на показания детекторов ионизирующего излучения выявили удивительные эффекты. Например, в работе [1] получены следующие экспериментальные результаты: в сравнении с фоном, при включенном гироскопическом электродвигателе показания сцинтилляционного и газоразрядного интенсиметров уменьшаются, при вращении маховика по инерции (электродвигатель выключен), показания счетчиков уменьшаются еще больше; обнаружен эффект последействия. В связи с этим, представляет интерес серия публикаций на тему дистанционного влияния вращения на результаты, получаемые при полупроводниковой гамма спектрометрии радиоактивных изотопов.

За три года опытных работ были выявлены следующие закономерности: во-первых, в режиме вращения (относительно статичного режима), показания интенсивности гамма-излучения уменьшаются; во-вторых, показания энергии гамма - квантов (амплитуды импульса) меняются как в сторону уменьшения, так и увеличения; в-третьих, форма статистических распределений может уширяться и становиться мультиплетной [2]. Представляет особый интерес рассмотрение условий возникновения вышеперечисленных закономерностей. Как показали эксперименты, при такого рода исследованиях отклонения от фоновых значений очевидны далеко не всегда. Только задаваясь определенной целью и проведя глубокий статистический анализ полученных результатов можно выявить эти эффекты. Данная работа представляет обзорный анализ проведенных опытов и обсуждение условий образования статистических аномалий.

Описание экспериментов

Рис.1. Принципиальная схема эксперимента.  1-ППД;  2-радиоактивный источник;  3-стакан с жидкостью;  4-электродвигатель; 5-катушка с перекрученной нитью.

В этом разделе показана принципиальная схема эксперимента и определены возможные источники шумов и их влияние на результаты опытов. На рис.1 отмечены полупроводниковый детектор (1), источник гамма-излучения (2) и стальной стакан с жидкостью (3), расположенные на одной вертикальной оси. Вихревое вращение жидкости создавалось лопастями, посаженными на вал электродвигателя (4). Кроме того, в качестве вращающихся объектов применялись стальные диски (без стакана с жидкостью). Двигатель коллекторный, мощностью 250 Вт, крепился к стойке. Вал двигателя, вращающийся с угловыми скоростями 2100 об/мин и 6000 об/мин, располагался над радиоактивным источником на расстояниях, определяемых условиями экспериментов. Источники (137Cs, 60Co и др.) крепились на подставках, позволяющих устанавливать нужное расстояние до полупроводникового детектора (ППД). Расстояние от радиоактивного источника до детектора подбиралось таким образом, что бы площадь пика S соответствовала 8000-11000 импульсам за время набора спектра не более одной минуты. Обычно применялись стандартные источники излучения типа ОСГИ. Помимо этого, использованы источники, полученные на Томском исследовательском ядерном реакторе (ИРТ-Т) по методике нейтронно-активационного анализа. Размер этих источников не превышал 0,25 см2. В качестве измерительной аппаратуры использовался полупроводниковый Ge(Li)-детектор ДГДК-63в; предусилитель ПУГ-2К; усилитель БУИ-3К и анализатор АМА-02Ф1. Измерялись площадь пика полного поглощения, пропорциональная числу регистрируемых квантов (импульсов) данной энергии, и центр тяжести пика, пропорциональный энергии фотона (амплитуде импульса) от различных источников радиоактивного излучения. На рисунке 2 показан энергетический спектр гамма – квантов, выводимый на экран анализатора. Спектр набирался в процессе одновременной регистрации излучения от радиоактивных изотопов 137Cs и 60Co. Обработка анализируемого спектра проводилась программой "Search", разработанной в Дубне. Ширина энергетического разрешения исследуемых пиков не превышала 3 кэВ. За один час измерений дрейф центра тяжести пика в сторону повышения либо понижения не превышал 0,5 кэВ.

Измерение пика проходило в двух режимах: при работе двигателя и после его остановки. Причем, вращение производилось как по часовой, так и против часовой стрелки (вид сверху). Во время проведения эксперимента контроль качества измерений проводился при каждом наборе спектра. Выяснено, что при значительном изменении напряжения или появлении токов утечки (вследствие повышения влажности) происходит увеличение ширины пика, т.е. ухудшается энергетическое разрешение. Соответственно, снижается точность определения площади пика. Исследования показали, что изменение температуры и напряжения на площадь пика не влияли. Влияние возможно только при наличии дрейфа несколько кэВ за время набора спектра.

Так как форма пиков близка к распределению Гаусса, они характеризуется центром тяжести (первая производная у функции, аппроксимирующей пик, обращается в нуль). Центр тяжести пиков определяет его положение на энергетической шкале. При каждом измерении производилась регистрация центра тяжести пика.

В эксперименте проводился сравнительный анализ показаний в двух режимах. С целью избежания систематической ошибки (дрейфа центра тяжести) после каждых десяти измерений изменялся режим эксперимента. Происходило чередование измерений при двух режимах. Изучалось статистическое распределение отношений центра тяжести в режиме вращения Еrot к центру тяжести в отсутствии вращения Е_st. Это дало возможность существенно снизить влияние дрейфа.

Стойка электродвигателя крепилась к массивному стальному столу, а заполненный жидким азотом сосуд Дьюара, необходимый для охлаждения ППД, располагался на мягкой платформе, что предотвращало передачу незначительной вибрации от электродвигателя к детектору.

Единственное, что в данных исследованиях не удалось предотвратить, так это возможное влияние электромагнитных полей электродвигателя на входной каскад предусилителя. Хотя амплитуда возникающих помех ниже порога дискриминации, они могут увеличить общее "мертвое" время и уменьшить площадь пика полезного сигнала. В работе [3] дан теоретический анализ этой ситуации, где показано, что учет интегрального спектра (всей энергетической шкалы анализатора) в эксперименте позволяет избежать основных неучтенных влияний электромагнитного поля на статистику.
Статистический анализ экспериментальных результатов проводился с 95% степенью достоверности.

Экспериментальные результаты, полученные при воздействии на систему
"радиоактивный источник-детектор", и их анализ

Рассмотрим экспериментальные результаты, связанные с изменением направления вращения (по часовой и против часовой стрелки, вид с верху) (рис.3). Стальной диск диаметром 90 мм толщиной 5 мм, закрепленный на валу электродвигателя, вращался с угловой скоростью 6000 об/мин. В каждом режиме производились по 60 измерений площади пика энергией 661,6 кэВ изотопа ¹³⁷Cs. Расстояние между диском и радиоактивным источником – 97 мм, между источником и детектором – 20 мм. Среднее значение площади пика в режиме отсутствия вращения S_st=11734 имп., стандартное отклонение d=362,5 имп., что соответствует ~3%. В режиме вращения против часовой стрелки среднее отклонение площади пика (сдвиг распределения), относительно статичного режима, соответствует – 11,6%, а по часовой стрелке – 25,9 %. Проведенный однофакторный дисперсионный анализ относительно статичного режима показал, что сравнительные статистические выборки (при вращении и в отсутствии вращения) не являются идентичными объектами.

Многочисленные экспериментальные исследования выявили, что при различных расстояниях между диском и детектором, величина сдвига и форма распределения в режиме вращения меняется, относительно статичного режима. Причем, в основном величина сдвига распределения в опытах с вращением против часовой стрелки, больше чем в опытах с вращением по часовой стрелке.

Вследствие того, что величина сдвига распределения зависит от направления вращения, можно предположить, что поле воздействия имеет пространственную ориентацию (левую, либо правую), и поэтому на величину сдвига окажет влияние ортонормированное вещество, экранирующее данное поле. В качестве экрана, расположенного между валом электродвигателя и источником излучения, применялись полиэтиленовые катушки диаметром 70 мм и высотой 20 мм как с правозакрученной, так и с левозакрученной капроновой нитью (рис.1). Исследовались относительные распределения пиков двух выборок, в различных режимах вращения и в режиме отсутствия вращения Sr^rot=P_rot/P_st (рис.4). На диаграмме отражена поглощающаяся способность катушки, где среднее отклонение при отсутствии катушки – 2,6%, с катушкой – 0,9%. В статистическом дисперсионном анализе относительных распределений были определены коэффициенты Фишера [2].

При сравнении коэффициентов, полученных из опытов без катушек и с катушками, заметно их уменьшение. Причем, с левозакрученной нитью при вращении по часовой стрелке уменьшение коэффициента в ~16.6 раз, против часовой в ~19 раз. С правозакрученной нитью при вращении по часовой стрелке уменьшение коэффициента в ~20 раз, против часовой в ~5 раз. С левозакрученной нитью поле воздействия проходит через катушку только при вращении вала двигателя по часовой стрелке, а с правозакрученной нитью в большей степени при вращении против часовой стрелки. Таким образом, катушка явилась поглотителем поля воздействия.

В следующих экспериментах генератором поля воздействия служили три стальных диска, насажанных поочередно на вал электродвигателя, диаметром 90 мм и толщиной 5 мм. Между дисками и изотопом ¹³⁷Cs расстояние около 100 мм. Марка стали – 40ХА. Первый диск вытачивался из нового материала, второй и третий диски - после года эксплуатации на производстве в режиме значительных нагрузок. Таким образом, два последних диска отличаются от первого накопленной усталостью металла, т.е. внутренних дефектов у них значительно больше. При расстоянии между изотопным источником и детектором, равном 15 мм, в статичном режиме получены следующие результаты, средняя площадь пика S_st=12248 имп., стандартная ошибка s =38 имп., время набора спектра ("живое") t=35 сек. Далее, проводились измерения в режимах вращения. Вычислялась разница (сдвиг) в показаниях средних значений пика DS_rotⁿ=S_st-S_rotⁿ, где коэффициентом "n" обозначен номер исследуемого диска. Получены следующие результаты: DS_pr¹=4207 имп., s =235 имп., DS_po¹=5337 имп., s =196 имп.; DS_pr²=1146 имп., s =64 имп.; DS_po²=423 имп., s =42 имп.; DS_pr³=722 имп., s =129 имп.; DS_po³=789 имп., s =44 имп. Видна явная зависимость сдвига средних значений площади пика и зависимость ее дисперсии от состояния внутренней структуры вращающегося объекта.

В свою очередь, был проведен эксперимент с одним диском (марка стали Ст3), при котором диск вытачивался из нового материала, и относительные измерения проводились в следующей последовательности: в начале с "новым" диском, затем на поверхность диска наносились глубокие насечки зубилом и измерения повторялись. При увеличении количества насечек разница DS_rot и фактор Фишера уменьшались. Что подтверждает предыдущий вывод.

С целью исследования зависимости загрузки детектора на величину сдвига площади пика при относительном измерении, были проведены по 50 измерений ¹³⁷Cs в различных режимах на расстояниях 1; 2; 4 сантиметров от детектора при неизменном расстоянии от дна стакана. В этом случае происходит изменение загрузочных характеристик детектора. С увеличением расстояния от источника до детектора, сдвиг распределения уменьшался. Однофакторный дисперсионный анализ, для двух вариантов распределений, дал следующие коэффициенты: F_1-4=150,9 и F_2-4=6,6 при F_k=3,9. Следовательно, при увеличении загрузки детектора пропорционально увеличивается разница в показании распределения площади пика для различных режимов измерений, относительное распределение амплитуды для двух вариантов, при этом, не изменилось.

При изучении зависимости величины сдвига статистического распределения от пространственного расположения системы "источник-детектор" относительно электродвигателя вдоль оси вала было замечено изменение данной величины, вплоть до полного совпадения распределений при измерениях в режимах вращения и отсутствия вращения. В пределах 10ё30мм от объекта вращения (при скорости вращения жидкости 2100 об/мин) отмечается максимальная величина сдвига в распределениях пика.

С целью исследования влияния местоположения источника излучения относительно вращающегося объекта на величину сдвига распределения, проведен следующий эксперимент. В режиме отсутствия вращения последовательно измерялась интенсивность фотонов двух изотопов цезия на расстояниях от поверхности детектора 29мм и 25мм. Причем, расстояние подбиралось таким образом, чтобы загрузка на детектор от двух источников была одинаковая (в статичном режиме). В начале осуществлялось 60 измерений первого источника ("живое" время измерения t_g=50c), затем второго источника (t_g=50c). Исследования повторились при вращении вала электродвигателя (против часовой стрелки), с угловой скоростью 6000 об/мин (рис.5). Получены следующие результаты: для первого источника среднее значение площади пика сдвинулось на 4,6%, для второго на 13,2%. Коэффициенты Фишера между распределениями двух изотопных источников в различных режимах измерений; F_st^1-2=0,01 и F_pr^1-2=425,5. Результаты эксперимента подтверждают присутствие поля воздействия, связанного с вращением, и потенциал этого поля в каждой точке пространства, различен. По всей видимости, генерируемое вращением поле влияет на внутреннюю структуру возбужденного ядра. При повторении данного опыта результаты подтвердились вплоть до сохранения форм распределений.

В таблице №1 даны результаты измерений определенных энергий (второй столбец), при воздействии генерируемого вращением поля на различные изотопы. Измерение проводилось при вращении жидкости с угловой скоростью 2100 об/мин (Rot), либо в режиме отсутствия вращения (St). Тип статистического распределения интенсивности фотонов Qp, обозначается следующими буквами; распределение в форме дуплета D, в форме триплета Т, а также близкий к нормальному (пуассоновскому) N. Средние значения площади пика S, стандартная ошибка s, разница между модами крайних распределений в мультиплете Dр даны в 6 – 8 столбцах. В следующем столбце буквой L обозначена длина "хвоста" распределения импульсов, направленного от среднего в сторону уменьшения интенсивности. В последних четырех столбцах даны те же значения для относительной энергии, причем изучалось распределение отношений E_rot/E_st. МЕ обозначает медиану статистического распределения относительной энергии.

В качестве примера, на рис.6 показано распределение пиков и амплитуды импульсов при измерении (в режиме вращения) изотопа цинка. Проявляется обратная корреляция амплитуды и площади пика с коэффициентом (-0.54). Причем, только в измерениях с изотопом цинка обнаружены резонансные явления, как для площади пика, так и для амплитуды импульсов.

В процессе изучения воздействия вращающей среды (жидкости) на интенсивность радиоактивного изотопа, был обнаружен эффект сохранения непуассоновского (мультиплет) статистического распределения после прекращения воздействия источника возмущения (фантомная память) на систему "ППД - ¹³⁷Cs" [4]. Измерение пика проходило в различные периоды времени; сразу после отключения вращения двигателя (t=0), через сутки с момента отключения (t=1) и через пять суток (t=5) при (L=0) (рис.7). Источник фотонов приклеивался к кожуху детектора на расстоянии 30 мм от его поверхности, поэтому пространственное положение источника относительно детектора оставалось неизменным.

В первоначальном положении изотоп находился на расстоянии двух сантиметров вниз от дна стакана (L=0), затем вместе с детектором его смещали на расстояние два и шесть метров (L=2; 6) в сторону от стакана (рис. 8).

В таблице №2 даны экспериментальные результаты измерений, проделанных в различные периоды времени t и на различном расстоянии L. Тип статистического распределения Q обозначается следующими значениями; распределение формы дуплета D, увеличение ширины высокоинтенсивного распределения при значительном уменьшении высоты низкоинтенсивного DU, "высокоинтенсивное" распределение близкое к нормальному Nu и образование распределения в форме триплета Т. Среднее значение S, дисперсия s², стандартная ошибка s и медиана М даны в следующих столбцах.

Статистическое распределение площади пика при отсутствии аппаратурных влияний, должно быть нормальным (пуассоновским). Соответственно, распределения двух совокупностей выборок, полученных при одном и том же условии измерений, должны совпадать (в рамках традиционных представлений). При проверке нулевой статистической гипотезы между выборками, однофакторный дисперсионный анализ показал значения критерия Фишера, занесенные в таблицу №3 (внутри временной группы). Критическое значение данного критерия F_k=3.8. При анализе совокупностей выборок, полученных при измерении площади пика, через определенное время и на различном расстоянии выявляются следующие закономерности: совокупности выборок не совпадают при их наборе в различных пространственных точках (L=2; 6), в сравнении с нулевой точкой (L=0); различие выборок на пятые сутки измерений более значительно, чем в первые сутки (таблица 3).

Таким образом, из таблицы №3 видно, что с течением времени, после отключения электродвигателя, различие распределений пика в разных точках пространства, относительно местоположения вращающегося объекта (L=0), увеличивается. Вероятно, это связано с тем, что потенциал поля воздействия в разных пространственных точках с течением времени меняется неодинаково.

До момента проведения исследований тип распределения в нулевой точке был нормальным (пуассоновским).

Проявление эффекта последействия предполагает присутствие физического поля в метастабильном состоянии.

Анализ аппаратурного спектра в измерениях изотопа цезия выявил еще один пик со средней энергией 669,6 кэВ (рис. 2). Причем, его частота появления (i) в выборке различна для разных режимов и геометрий измерений. Назовем его пик-дубль S_d. При первом измерении в режиме отсутствия вращения S_d1^st=874 имп., s =54,1 имп., i=15%. Соответственно, определяем среднюю площадь пика-дубля с учетом частоты появления в выборке аппаратурных спектров, т.е. s_d=S_dⁱ/100, где S_d1^st=131имп. При вращении против часовой стрелки S_d1^pr=1197 имп., s =15,5 имп., i=76%, S_d1^pr=917 имп. При измерении другого источника цезия получили следующие значения: S_d2^st=904 имп., s.=34,0 i=13% s_d2^st=120 имп., S_d2^pr=1237 имп., s =19,6 имп., i=93% s_d2^pr=1154 имп. Таким образом, происходит значительное увеличение площади пика-дубля в режиме вращения относительно режима отсутствия вращения. Разница в показании энергии пика-дубля (во втором измерении), при сравнении режимов (Pr) и (St), составляет DE_stpr=0,87 кэВ при s_pr=0,04 кэВ. Увеличение загрузки детектора также увеличивает пик-дубль, например, в одновременном измерении двух источников изотопа цезия определены следующие значения s_d3^st=1442 имп., s_d3^sp=1869 имп. 

С целью изучения поведения пика-дубля в зависимости от энергии регистрируемого фотона, одновременно с цезием измерялись пики ⁶⁰Co с энергией 1173 кэВ и 1332 кэВ и соответственно площади пиков-дублей с энергией 1183 кэВ и 1343 кэВ. Результаты экспериментов занесены в таблицу 4. В этом случае, энергия регистрируемого излучения и загрузка детектора увеличиваются. При сравнении двух экспериментов по цезию, динамика изменения площадей пиков-дублей для различных режимов измерений заметно отличается. При повторении эксперимента совместно с кобальтом, разница энергии пика-дубля цезия следующая: DE_stpr=1,37 кэВ при s_pr =0,087 кэВ.

Измерения аппаратурного спектра в режимах вращения по часовой и против часовой стрелки проводились в разные дни. Затем были изучены корреляционные зависимости выборок пиков и пиков-дублей для всех режимов. Полученные коэффициенты корреляции занесены в таблицу 5. Для уменьшения размеров таблицы столбцы, в которых все коэффициенты корреляции меньше 0,6, были удалены. Выявлены следующие закономерности:

1. Корреляция присутствует только в режимах вращения;
2. Корреляция выборочных значений может присутствовать в независимых друг от друга экспериментах;
3. Между пиками и пиками-дублями корреляция, в данном случае, положительная.

В дальнейшем были исследованы 24 выборки площадей пиков цезия, полученных в разное время и в различной геометрии на предмет корреляции выборочных значений. Получены двенадцать коррелированных коэффициентов от 0,6 до 0,96 причем, встречаются как положительные, так и отрицательные коэффициенты. Между выборочными значениями пика (661,6 кэВ) и пика-дубля (669,6 кэВ) в основном корреляция отрицательная.

В процессе экспериментальных работ было изучено воздействие вращения на различные радиоактивные изотопы в разных геометрических условиях. Исследована зависимость медиан М_S(М_E) соответствующих распределений Е_rot/E_st и S*_rot/S*_st, где S* - выборочные значения площади пика [2]. Причем, почти все значения данных медиан меньше единицы. Была построена зависимость DМ_S(DМ_E), где DМ_S=|1-M_S| и DМ_E=|1-M_E|E_g, соответственно E_g - энергия регистрируемого фотона в кэВ (рис.9). Изменение распределения площади пика связанно со сдвигом распределения амплитуды.

Экспериментальные результаты и их анализ, при воздействии на радиоактивный источник

Дальнейшие исследования влияния вращения на результаты спектрометрических измерений определили следующую закономерность: величина сдвига статистического распределения напрямую зависит от временных характеристик детектора ("мертвое" время усилительного тракта, время собирания заряда ППД). Кроме того, было замечено, что при длительном измерении в режиме вращения (несколько часов), после переключения в дальнейшем на статичный режим, распределение пика в статичном режиме после вращения незначительно изменяется в сторону уменьшения относительно первоначального измерения (до вращения). Соответственно, проявляется эффект накопления и памяти в окружающем пространстве фактора влияния на возбужденное ядро и детектор. С целью экспериментального разделения степени влияния последействия на детектор и изотоп через месяц после последнего включения режима вращения проделан следующий опыт. Воздействие вращения на радиоактивный изотоп и измерение последействия были пространственно разделены. В начале проводились 60 измерений площадей пиков исследуемого изотопа в отсутствии вращающихся объектов. Затем, на расстоянии ~50 м в другом помещении на исследуемый источник производили воздействие вращающимся диском на расстоянии 92ё97 мм с угловой скоростью 6000 об/мин в течение 30 минут. После этого, отключив источник вращения, проводили соответствующие измерения в первом помещении при неизменной геометрии.

Известно, что площадь пика - это количество зарегистрированных гамма квантов определенной энергии полупроводниковым детектором. В данном случае, эта величина характеризует интенсивность распада возбужденного ядра. Анализ результатов показал, что среднее значение площади пика для ¹³⁷Cs, при втором измерении уменьшается, по сравнению с первым измерением.

Так же был проведен статистический факторный анализ полученных данных, он позволяет сравнить выборки статистических результатов двух измерений. Факторный анализ (фактор Фишера) и тест "для средних" показали, что две выборки отличаются друг от друга, т.е. не являются идентичными объектами.

При измерении ⁶⁰Co, на экране анализатора (амплитудный спектр) одновременно набираются два пика различных энергий (1332 КэВ и 1173 КэВ). Был получен удивительный результат, для энергии фотона 1332 КэВ во втором измерении площадь пика уменьшается при сравнении с первым измерением, да и факторный анализ показал отличие двух выборок, а для энергии фотона 1173 КэВ никаких изменений не произошло. В данном варианте b распад ⁶⁰Co образует изомер ⁶⁰Ni, возбужденные состояния которого имеют различные значения спинов s₁₁₇₃=4 и s₁₃₃₂=2. Таким образом, фактор последействия вращающихся объектов оказывает влияние на внутреннюю структуру возбужденного ядра и для различных состояний изомера воздействие на него может отличаться.

На следующем этапе исследований возникла необходимость в регистрации изменения периода полураспада радиоактивного изотопа при дистанционном воздействии на него вращающимся объектом. Для данной методики измерения одним из оптимальных источников радиоактивности может быть изотоп 198Au, с периодом полураспада Т_1/2=64,7 часа и энергией гамма – линии 411 кэВ. Исследуемые образцы с определенным содержанием золота подготавливались из солевого раствора Au[HCl₄]2H₂O. Высушенные образцы запаковывались в алюминиевую фольгу и облучались на Томском исследовательском ядерном реакторе ИРТ-Т. Было подготовлено два образца площадью около 0.25 см², один из них – контрольный (№1), второй образец (№2) находился под воздействием вращения (против часовой стрелки) по описанной выше методике. В общей сложности период измерения двух образцов составил 270 часов с 10 по 21 мая 2004 г. Общий период воздействия на второй образец за все время эксперимента не превысил 32 часа. Всего было проведено 37 циклов измерений, причем один цикл состоит из 30 измерений каждого образца по 20 – 95 секунд. Время измерения подбиралось таким образом, чтобы площадь пика была не менее 800 импульсов. Десятого и одиннадцатого мая были проведены 27 циклов измерений, затем с семнадцатого мая остальные 10 циклов. На контрольный образец воздействие не производилось, и он всегда находился в помещении с регистрирующей аппаратурой. В момент измерения контрольного образца воздействие на второй образец не прекращалось. Геометрия измерения всегда оставалась постоянной, вплоть до сохранения угла по горизонтали.

Если генерируемое вращающимся объектом поле влияет на внутреннюю структуру ядра, то можно зафиксировать изменение "постоянной" распада. Выбранный b-активный изотоп ¹⁹⁸Au после b-распада находится в возбужденном состоянии изомера 198Hg и имеет значение спина s₄₁₁=2. В отсутствии влияния "постоянная" распада (теоретическое) имеет значение l=0,0107. Соответственно, площадь пика пропорциональна S~exp(-lt), где t - время измерения. После проведения статистического анализа полученных экспериментальных результатов были определены уравнения тренда средних значений площади пиков двух образцов: контрольного S1=3209,2exp(-0,0109t) и второго образца, находящего под воздействием S₂=3595exp(-0,0109t) при достоверности аппроксимации R²=0,9998. Первое что бросается в глаза, это отличие "постоянной" распада от теоретического значения на 1,8%, т.е. период полураспада изотопа золота в обоих образцах равен 63,5 часа. Вследствие того, что кривая контрольного образца отличается от теоретической кривой, то для последних десяти циклов измерений был вычислен коэффициент Пирсона, подтвердивший их отличие. Статистический анализ дисперсии показал, что выход теоретической кривой за пределы "ворот" стандартного отклонения происходит после 160 часов измерений. Второе, это одинаковые значения "постоянной" распада двух образцов. Данное равенство говорит о присутствии корреляции средних значений площади пика.

С целью определения коэффициента корреляции средних значений пиков двух образцов, необходимо произвести нормировку на экспоненту распада. Следовательно, S_0x=S_xexp(0,0109t), где x=1; 2. Полученные нормировочные средние значения пиков показаны на диаграмме (рис.10), где средние стандартные отклонения для первого образца – d₁=62,2 имп., для второго – d₂=68,3 имп. Корреляционный анализ двух выборок показал следующие значения коэффициента корреляции – k: для всей выборки k₃₇=0,52, для последних 23 значений k₂₃=0,63, для последних 15 значений k₁₅=0,66. Видно, что с увеличением времени воздействия на второй образец корреляция между средними значениями пиков двух образцов золота увеличивается. После приведения средних выборочных значений S0x к относительным значениям P_x= S_0x/ S_x, двухфакторный дисперсионный анализ показывал, что временной фактор оказывает значительное влияние на среднестатистические данные, т.е. важна продолжительность воздействия и момент времени измерения интенсивности. 

Далее рассмотрим распределение дисперсии выборочных значений площади пика. В данном случае дисперсия характеризует степень отклонения (разброс) интенсивности распада и соответственно "постоянной" распада возбужденного ядра от своего истинного, теоретического значения. Экспоненциальное значение дисперсии первого образца от теоретического значения отличается на 10.8 %, а для второго образца отличие значения меньше 1%, т.е. совпадает с истинным значением. Таким образом, уменьшение разброса вероятности распада изотопа золота в контрольном образце, по всей видимости, связано с информационной зависимостью со вторым образцом, на который в данный момент производится воздействие.

По технологии экспериментальных исследований изучаемые изотопы можно рассматривать как точечные радиоактивные источники. Исследования показали, что воздействие дистанционным вращением на радиоактивный распад источников в разных точках пространства различно. Поэтому для увеличения эффектов, связанных с вращением, необходимо подбирать оптимальное местоположение источников излучения.

Обсуждение результатов

Анализ экспериментальных исследований по дистанционному воздействию включенного электродвигателя показал, что величины статистических отклонений средних значений пика и амплитуды импульса, относительно результатов с выключенным электродвигателем, зависят от следующих характеристик:

1. интенсивности регистрации гамма квантов (загрузочных характеристик);
2. энергии гамма квантов;
3. местоположения источника излучения относительно вращающегося объекта;
4. местоположения системы "ППД - источник" относительно вращающегося объекта.

Германиево-литиевый детектор имеет p-i-n электронно-дырочный переход. Если при регистрации гамма квантов происходит воздействие на неравновесные заряды полупроводника (изменение спина, энергии и т.д.), то возможно изменение времени собирания зарядов. Полученные формулы [3] и экспериментальные результаты позволили приближенно определить время собирания зарядов до вращения t_co и во время вращения t_cob. В данном детекторе время собирания электронов меньше времени собирания дырок, поэтому рассмотрим дырочную проводимость. При ширине обедненной зоны d=1,7 см были определены скорость v_c=d/t_cob и ускорение зарядов r'=Dv_c/Dt, где Dt=t_co-t_cob и Dv_c=d/t_cob-d/t_co. Если внешнее электрическое поле e в полупроводнике постоянно, то на заряд q действует сила eq=rm. В силу того, что в режиме вращения происходит увеличение скорости зарядов, можно записать следующее выражение (m-m')(r+r')=eq. Следовательно, m'=m-eq/(r+r'), где r – ускорение дырок при измерении в режиме отключенного электродвигателя. Среднее ускорение для тяжелых и легких дырок r»1ґ10¹⁷ м/сек², приращение волнового вектора Dk=(2pm'Dv_c/h) и приращение энергии DE= h²Dk²/(8p²m').

Построены зависимости разницы относительной площади пика s=1-S_rot/S_st и приращенной энергии от относительной скорости v=v_c/v_c0 (рис.11). На диаграмме проявилось скачкообразное уменьшение величины DE, при относительной скорости зарядов равной v₁=1,03 отн.ед. Таким образом, с момента v₁ с увеличением энергии зарядов площадь пика S_rot уменьшается, а до момента v₁ величина s<0.22 явно не зависит от энергии. Анализ показал, что при угловой скорости вращения вала электродвигателя 2100 об/мин, полученные результаты расположились в области v<v₁, а при скорости 6000 об/мин, в правой области. Таким образом, величина эффектов зависит от частоты вращения объектов.

Изменение времени собирания оказывает влияние на поведение пика-дубля. Появление данного пика обусловлено эффектом временной рекомбинации (прилипанием) зарядов [5]. Если время удержания зарядов в зоне прилипания t_pr<(t-t_cob) то компонента амплитуды импульса, обусловленная выбросом раннее захваченных носителей, увеличит выходную амплитуду на ~1% (т.е. увеличивается площадь пика-дубля). При t_pri(t-t_cob) выходная амплитуда будет соответствовать амплитуде пика поглощения (t-момент измерения при максимальной амплитуде выходного сигнала). Таким образом, вероятность появление пика-дубля будет зависеть от отношения средних значений t_cob и t_pr. Корреляция выборочных значений площадей пиков S_drot и S_rot при независимых измерениях позволяет с достаточной долей уверенности утверждать, что время собирания зарядов изменяется с определенной частотой, задаваемой вращающимися объектами. По всей видимости, поле воздействия имеет продольную компоненту.

Было замечено, что при одновременном измерении ¹³⁷Cs и ⁶⁰Co величина сдвига относительного распределения площади пика для фотонов энергией 661,6 кэВ и 1332 кэВ всегда превышала величину сдвига для фотона энергией 1173 кэВ. Причем, присутствие либо отсутствие стального стакана в эксперименте (рис.1) оказывает влияние на величину эффекта только для квантов энергией 661,6 кэВ и 1332 кэВ. Очевидно, это явление связано с тем, что изменение величины t_cob зависит от энергии гамма квантов.

Анализ полученных результатов выявил зависимости относительного сдвига распределений площади пика и амплитуды импульса от: угловой скорости вращения; направления вращения и от состояния организованности внутренней структуры вращающихся объектов. Вращение жидкости, даже при столь малых скоростях, реализует эффект последействия в окружающем пространстве (мультиплетность распределений) на достаточно длительный срок (порядка тридцати суток).

При сравнении статистических распределений полученных до вращения и после вращения выявляются определенные закономерности; увеличивается ширина распределений, появляется мультиплетность в распределениях. При измерении в режиме вращения ширина может измениться в несколько раз. По всей видимости, данные явления связаны с расщеплением и изменением положения энергетического уровня зарядов полупроводника.

Проведенные эксперименты определили три новых эффекта связанных с воздействием вращающих объектов на распад радиоактивных ядер. Во-первых, зарегистрировано уменьшение периода полураспада возбужденного ядра; во-вторых, проявляется корреляция независимых измерений, видимо связанная с эффектом квантовой (микроскопической) нелокальности и, в-третьих, с увеличением времени воздействия и времени измерения контрольного образца уменьшается статистическое отклонение (дисперсия) от среднего значения интенсивности гамма-излучения.

Возможно, некоторые вышеперечисленные экспериментальные результаты можно объяснить генерацией вращающимися объектами гипотетического поля неэлектромагнитной природы и его воздействием на спины неравновесных зарядов и возбужденных ядер [6]. Но только последующие опыты позволят подтвердить либо опровергнуть данное предположение.

ЛИТЕРАТУРА

1. Поисковые экспериментальные исследования в области спин-торсионных взаимодействий//Под ред. Лунева В.И.- Томск, СибНИЦАЯ, 1995, 143с. (с.81-95).

2. Мельник И.А.//Изв. вузов. Физика, 2004, №5, с.19-26.

3. Мельник И.А.//Новая энергетика, 2005, №1, с.59-70.

4. Мельник И.А.// Изв. вузов.Физика, 2004, №2, с.15-18.

5. Рывкин С.М., Фотоэлектрические явления в полупроводниках.//Москва, Физматгиз, 1963, 220 с.

6. Багров В.Г., Бухбиндер И.Л., Шапиро И.Л.//Изв. вузов.Физика, 1992, №3, с.5-12.

СВЯЗАТЬСЯ С АВТОРОМ

Назад