Odkrycie
pozytonu
W
1928 roku Paul Adrian
Maurice Dirac, publikując swoją pracę pokazał, że równania mechaniki
kwantowej,
które opisują elektron mają dwa razy więcej rozwiązań niż wynikałoby to
z
dotychczasowej wiedzy. Wywnioskował on, że te dziwne, dodatkowe
rozwiązania
opisują cząstkę o własnościach identycznych jak elektron lecz o ładunku
dodatnim. Tą teoretyczną cząstkę nazwano pozytonem, który stanowi
przykład
antymaterii.
Antymateria
jest
zwierciadlanym
odbiciem materii. Ma ona ładunek o tej samej wartości,
ale o
przeciwnym znaku. Cząstki i antycząstki mają tą samą masę i zachowują
się tak
samo, ale ich ładunki, równe co do wartości, mają przeciwne znaki.
Materia i
antymateria mogą anihilować ze sobą, w wyniku czego wytworzona zostanie
energia. Para elektron – pozyton, w wyniku anihilacji, zamieniana jest
na
dwa
kwanty promieniowania elektromagnetycznego. Procesem odwrotnym do
anihilacji
jest kreacja par elektron – pozyton. Zjawisko to polega na zamianie
(konwersji)
fotonu w parę pozyton – elektron. Proces taki możliwy jest jedynie, gdy
energia
fotonu przekracza pewną, określoną wartość, którą nazywamy energią
progową. W
procesie tym zachowana zostaje energia i pęd. Równoczesne spełnienie
obu praw
zachowania wymaga, by proces ten zachodził z udziałem trzeciego ciała,
jakim
może być jądro atomowe bądź elektron. Zjawisko nie może natomiast
zachodzić w
próżni. Przekaz energii i pędu zachodzi za pośrednictwem pola
elektrostatycznego
(kulombowskiego) jądra lub elektronu.
Rys. 1. Tworzenie par elektron – pozyton.
Po
opublikowaniu
przez
Diraca
swojej
pracy,
przez
kilka
kolejnych
lat, pozyton był
jedynie
cząstką teoretyczną, gdyż nikt jej nie zaobserwował. Jako pierwszy
ślady
pozytonów zaobserwował Carl Anderson w 1932 roku. W swym
doświadczeniu, z
użyciem komory Wilsona, znalazł on dziwne tory cząstek kosmicznych w
polu
magnetycznym. Tory te były identyczne do torów elektronów, ale
zakrzywiały się
w przeciwną stronę. Musiały je pozostawić albo cząstki naładowane
dodatnio,
albo ślady te pozostawiły elektrony biegnące w
przeciwnym
kierunku,
czyli
nie
z góry ku
dołowi, jak biegną promienie kosmiczne, ale z
dołu
do
góry.
Prawidłowy
wniosek
przyniósł kolejny eksperyment. Polegał on na tym, że w
komorze
Wilsona
umieszczona
została
płytka
ołowiana. Cząstka kosmiczna, przechodząc przez taką
płytkę,
traci część swojej energii i w ten sposób łatwo ustalić, w jakim
kierunku się
ona porusza. Na podstawie tego doświadczenia ustalono, że obserwowana
cząstka
biegnie z
góry
ku dołowi i ma
ślad swojego toru zakrzywiony w polu magnetycznym w stronę przeciwną
niż
elektron. Anderson wysunął hipotezę, że nieznana cząstka ma taką samą
masę jak
elektron lecz dodatni ładunek
elektryczny.
| Symbol |
|
| Klasyfikacja |
lepton,
fermion
|
| Ładunek |
|
| Masa |
|
| Spin |
1/2
|
Tabela: Podstawowe
własności pozytonu.
wróć