The authors discuss the problem of the equilibrium conditions between meson and secondary electronic component. Following William's concept of electron track, some formulas are deduced for the number of electrons with $\mathrm{energy}>~\ensuremath{\eta}$ generated in coulombian collisions and in equilibrium with the meson component, in a substance having a critical energy ${\ensuremath{\epsilon}}_{c}$. Similarly a general formula is given for the number of disintegration electrons in equilibrium with the meson component in atmosphere. Such formulas present a remarkable generality because they include the fundamental parameters explicitly, and the meson spectrum appears in them in integral form; this makes them particularly suitable for comparison with experiments.With the aid of these formulas the following calculations have been performed: (1) Number of secondary electrons generated in Pb and in equilibrium with the meson component for $\ensuremath{\eta}=2, 3, 4, 5$ Mev and for different values of the lower limit of meson energy. (2) Number of secondary collision electrons arising from the atmosphere for different values of $\ensuremath{\eta}$ at sea level and at 3500 m. above sea level. (3) Number of secondary disintegration electrons for different values of the cut-off energy, etc.

A comparison is made between the results of some cosmic ray counter experiments and the numerical values obtained in a preceding paper (Part I---Theoretical) for the number of secondary electrons in the low atmosphere. This comparison seems to give the following conclusions: (1) Even at 3000-4000 meters above sea level the electron component is not in equilibrium with the meson component, regardless of what may be the background of slow mesons. (2) At 3500 meters above sea level the electronic component contains some electrons of high energy which are not secondaries of mesons with 2.3\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}${10}^{\ensuremath{-}6}$ sec. lifetime. (3) The slow mesons are negligible at sea level and their intensity increases rapidly with height, roughly as the electron component.

Lo scopo principale delle esperienze descritte era di studiare lo sparpagliamento elastico dei neutroni veloci dovuto alla diffrazione d’ombra geometrica del formazione di un nucleo composto σnc. Le seguenti misure sono state eseguite coi neutroni della reazione D+Li rivelati per mezzo dell’attività del rame prodotta secondo la reazione63Cu(n, 2n)62Cu(9.9 min) che ha una soglia a circa 11 MeV: 1o) misura della sezione d’urto totale σ=σ2 per 18 elementi; 2o) misura della sezione d’urto per assorbimento + sparpagliamento anelastico σα che secondo le previsioni dovrebbe essere leggermente inferiore a σnc (per 4 elementi); 3o) misura della distribuzione angolare dei neutroni sparpagliati elasticamente (nel caso del piombo). Nei quattro casi studiati (Al, Fe, Hg, Pb) σα è risultato essere circa la metà della sezione d’urto totale σ, come ci si aspetta in base alla teoria. La sezione d’urto differenziale per sparpagliamento elastico ha un minimo a circa 25o ed un massimo a circa 35–40o; dalla posizione del minimo è possibile dedurre un valore del raggio nucleare di circa 10·10−13 cm, per mezzo di una formula di diffrazione. I raggi nucleari di 18 elementi vengono dedotti dai valori misurati della sezione d’urto totale.

I neutroni della reazione D+Li rivelati a mezzo del processo43Cu(n, 2n)62Cu, sono compresi in un intervallo di energia piuttosto ristretto, corrispondente a un’energia media di ca. 14 MeV; la loro lunghezza d’onda diDe Broglie è 7,5·10−13 cm, cioè dello stesso ordine di grandezza del raggio dei nuclei di elementi di peso medio e elevato. Essi quindi appaiono assai adatti per lo studio di eventuali effetti di diffrazione nello sparpagliamento ccerente provocato dai nuclei. Impiegando questi neutroni, gli AA. hanno eseguito i tre seguenti esperimenti: 10) per 19 elementi hanno misurato la sezione d’urto totale, cicè la sezione d’urto dovuta alla formazione del nucleo composto più la sezione d’urto dovuta allo sparpagliamento coerente; 20) per 4 elementi hanno misurato la sezione d’urto per lo sparpagliamento anelastico più assorbimento, che è praticamente uguale alla sezione d’urto dovuta alla formazione del nucleo composto. I valori ottenuti in questa esperienza sono uguali a circa la metà dei valori ricavati nella precedente. Questa cospicua differenza è dovuta allo sparpagliamento elasvico il quale può venire ulteriormente studiato misurando la distribuzione angolare dei neutroni sparpagliati; 30) in fine gli AA. hanno misurato la distribuzione angolare dei neutroni sparpagliati dal piombo, usando un dispositivo che permette una assai buona definizione angolaro. La sezione d’urto differenziale ha il tipico andamento di una curva di diffrazione che presenta, oltre ad un massimo assai pronunciato in avanti, un secondo massimo meno accentuato a ca. 400. Da tale curva è possible dedurre le dimensioni del nucleo del piombo applicando la semplice formula per la diffrazione diFraunhofer attorno ad un ostacolo sferico.

Gli autori discutono i risultati di varie esperienze, relative alle condizioni di equilibrio tra componente elettronica e mesonica della radiazione cosmica, effettuate durante la guerra dal Centro di Fisica Nucleare di Roma. Nella prima parte del lavoro vengono dedotte delle formule mediante le quali gli autori hanno effettuato i seguenti calcoli: 1°) Calcolo dei secondari elettronici generati nel piombo e in equilibrio con la componente mesonica; 2°) Calcolo dei secondari per urto, generati nell’atmosfera; 3°) Calcolo dei secondari di disintegrazione. I risultati di questi calcoli vengono poi confrontati coi dati sperimentali ottenuti con esperienze effettuate con contatori e camere di Wilson.

Si descrivono varie esperienze a Roma, a Cervinia (2060 m.) te a Pian Rosà (3480 m.) per determinare, in base all’assorbimento anomalo dell’atmosfera, il rapporto τ/μc2 fra la vita media τ e l’energia a riposo μc2 del mesotrone. Dalla discussione di esse e dal confronto con le esperienze di altri autori, se ne deduce che attuaimente il valore sperimentale più attendibile di questo rapporto è: τ/μc2 = 2,5 × 10−8sec/M. E. V., con una precisione che si aggira probabilmente intorno al 25%.

Received 16 September 1941DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRev.60.910.2©1941 American Physical Society

The fission cross section of uranium was measured for neutrons produced in the following reactions: Rn+Be, $D+C$, $D+D$, $D+\mathrm{Be}$, $D+B$, $D+\mathrm{Li}$. From the fact that the mean cross section has about the same value for neutrons of the $D+D$, $D+\mathrm{Be}$, $D+\mathrm{B}$ reactions, it was concluded that the fission cross section has a value ${\ensuremath{\sigma}}_{f}$ which remains nearly constant between 1 and 10 Mev. For neutrons of the Rn+Be and $D+\mathrm{C}$ reactions the fission cross sections seem to be respectively, about $\frac{1}{5}{\ensuremath{\sigma}}_{f}$ and $\frac{1}{8}{\ensuremath{\sigma}}_{f}$. Finally, for neutrons of the $D+\mathrm{Li}$ reaction the mean cross section is equal to $1.4{\ensuremath{\sigma}}_{f}$. This fact was interpreted by N. Bohr as due to successive transformations which are possible for energies of the impinging neutrons larger than 10 Mev. A similar increase of the fission cross section was observed also in case of thorium, in very good agreement with the theoretical prediction by Bohr.

Gli Autori descrivono alcune esperienze sui raggi cosmici eseguite in parte a Roma ed in parte a 2000e 3500m sul livello del mare.

The hypothesis that the cosmic-ray electrons observed at sea level are mostly due to the disintegration of the mesotrons has been tested (a) by comparing the ratio soft component/hard component, found at sea level in free air, with the same ratio found at 2050 m under a dense absorbing layer; (b) by comparing the Rossi curves for small showers under the same conditions; (c) by an especially detailed study of the increase of the soft component with increasing altitude. The results indicate that the proper lifetime of the mesotron is at least four microseconds and that the soft radiation observed at sea level is not entirely due to secondary processes of the mesotron.

The anomalously large absorption of mesotrons in air has been confirmed by a comparison of the vertical intensity of mesotrons at two different altitudes (500 m and 3460 m). At 3460 m the vertical intensity has also been compared with the intensity under a zenith angle of 45\ifmmode^\circ\else\textdegree\fi{}. If the results obtained are interpreted according to the hypothesis of the instability of the mesotron, they are found to be consistent with the assumption of a proper lifetime of 4 or 5 microseconds for the mesotron.