Позитрон

Есть электрон с положительным электрическим зарядом. У каждой элементарной частицы материи есть свой «зеркальный» спутник — античастица с противоположными свойствами, например, электрический заряд. Еще в 1928 году английский физик Поль Дирак разработал математическое уравнение, которое показало, что кроме известного в то время электрона — частицы вещества с отрицательным электрическим зарядом, должен существовать положительный антиэлектрон.

Через несколько лет после пророчества Дирака американский физик Карл Дэвид Андерсон экспериментально получил (в 1932 г.) такую ​​частицу, которая была названа позитроном. Андерсон, исследуя следы частиц космических лучей в магнитном поле, нашел траекторию, обладающую всеми характеристиками траектории электрона, за исключением того, что она отклоняется в магнитном поле в сторону, противоположную электрону, и потому положительно заряжена. Более точное решение формулы Дирака показало, что она применима и к более тяжелым частицам вещества, в частности к протонам и нейтронам, из которых состоят атомные ядра.

Антипротония они должны иметь отрицательный электрический заряд, в отличие от положительных протонов. Antyneutrony, будучи электрически нейтральными, они должны отличаться от нейтронов не зарядом, а магнитными свойствами. Обе эти частицы были фактически открыты физиками. Антипротоны наблюдались в 1955 году. Для того, чтобы обнаружить его, ускоритель был построен в Беркли (США), с энергией выбран таким образом, что пара протон-антипротон может образоваться при столкновении пучка протонов. Первый атомов анти-водорода удалось зарегистрировать спустя 40 лет (декабрь 1995 г.) в Европейском центре ядерных исследований CERN в Женеве. Чтобы соединить антипротоны и позитроны с образованием атома антиводорода, международная группа ученых ввела лучи ксенона (благородный газ) в поток антипротонов. При столкновениях антипротонов с атомами газа иногда образуются электрон-позитронные пары. Если скорости антипротона и образовавшегося позитрона оказываются очень близкими друг к другу, позитрон может быть захвачен соседним антипротоном, и образуется антиводородный атом. В этом эксперименте удалось обнаружить образование девяти кусков антиводородных атомов, которые выжили около 40 триллионных долей секунды, пролетев за это время расстояние около 10 метров! Античастицы при контакте с протонами и нейтронами обычного вещества проявляют большую нестабильность, превращаясь в более мелкие частицы, называемые мезонами, которые в дальнейшем распадаются, образуя в конечном итоге каскад быстрых электронов и гамма-лучей. Если частицы и античастицы того же рода встречаются, они «уничтожаются», то есть преобразование в энергию (излучение). Энергия, выделяющаяся в процессе аннигиляции, равна полной энергии пары частиц, включая их массы.

Обычный электрон имеет отрицательный электрический заряд. Его античастица — позитрон — имеет положительный заряд. Точно так же положительно заряженный протон сопровождается отрицательно заряженной античастицей — антипротоном. Антипротон состоит (как и протон) не из кварков, а из антикварков, заряды которых противоположны обычным (протонобразующим) кваркам. Обычные атомы материи состоят из ядер, содержащих протоны и нейтроны, и электронов, вращающихся вокруг них. Однако, как показывает результат описанного выше эксперимента, можно представить себе существование антатомов, состоящих соответственно из антипротонов и антинейтронов и позитронов. Такие антиатомы создали бы антивещество. До сих пор не было возможности произвести этот тип вещества. Тем не менее бурный характер некоторых астрономических явлений, включая Крабовидную туманность и Лебединую туманность А, которые могут быть системой столкновений двух галактик, предполагает, что где-то в космосе могут существовать аннигиляция антивещества с веществом. Однако для окончательного объяснения этих явлений еще необходимо некоторое время подождать.

zp8497586rq