Масса позитрона. Это то, чего нельзя избежать». Новый толково-словообразовательный словарь русского языка, Т. Ф. Ефремова

позитрон

А, м. (спец.). Элементарная частица с положительным зарядом с массой, равной массе электрона.

прил. по-зитронный, -ая, -ое.

Новый толково-словообразовательный словарь русского языка, Т. Ф. Ефремова.

позитрон

м. Положительный электрон.

Энциклопедический словарь, 1998 г.

позитрон

ПОЗИТРОН (от лат. positivus - положительный и... трон) (е+) античастица электрона. Позитрон стабилен, но в веществе из-за аннигиляции с электронами (е?) существует очень короткое время. Позитроны образуются в процессах рождения пар е+ е? гамма-квантами, при распадах мюонов и т.д.

Позитрон

[от лат. posi (tivus) ≈ положительный и (элек)трон ] (символ е+), элементарная частица с положительным электрическим зарядом, античастица по отношению к электрону. Массы (me) и спины (J) П. и электрона равны, а их электрические заряды (е) и магнитные моменты (mе) равны по абсолютной величине, но противоположны по знаку .

Теоретически существование положительно заряженного «двойника» электрона следует из Дирака уравнения; эта возможность была указана П. Дираком в 1931. В 1932 К. Д. Андерсон экспериментально обнаружил такую частицу в составе космических лучей и назвал её «П.». Открытие П. имело фундаментальное значение. В отличие от известных к середине 1932 электрона, протона и нейтрона, П. не входил в состав «обычного» вещества на Земле, возникли понятия античастицы и антивещества. Предсказанные Дираком и наблюдённые на опыте в 1933 процессы аннигиляции и рождения пар П.-электрон были первыми убедительными проявлениями взаимопревращаемости элементарных частиц.

П. участвует в электромагнитном, слабом и гравитационном взаимодействиях и относится к классу лептонов. По статистическим свойствам П. является фермионом.

П. стабилен, но в веществе существует лишь короткое время из-за аннигиляции с электронами; например, в свинце П. аннигилируют в среднем за 5×10-11сек. При определённых условиях, прежде чем аннигилировать, П. и электрон могут образовать связанную систему типа атома водорода ≈ позитроний ; время жизни такой системы порядка 10-7 сек, если суммарный спин электрона и П. равен 1 (ортопозитроний), и порядка 10-10сек, если он равен 0 (парапозитроний).

П. образуются при взаимопревращениях свободных элементарных частиц (например, распадах мюона, в процессах рождения g-квантами пар П.-электрон в электростатическом поле атомного ядра) и при бета-распаде некоторых радиоактивных изотопов. П., получаемые при бета-распаде и рождении пар, используются для исследовательских целей: изучение процессов замедления П. в веществе и их последующей аннигиляции даёт разнообразную информацию о физических и химических свойствах вещества, например распределении скоростей электронов проводимости, о дефектах кристаллической решётки, о кинетике некоторых типов химических реакций. Один из методов исследования элементарных частиц при сверхвысоких энергиях основан на столкновении встречных пучков ускоренных П. и электронов (см. Ускорители на встречных пучках).

Лит.: Дирак П. А. М., Принципы квантовой механики, пер. с англ., М., 1960; Новожилов Ю. В., Элементарные частицы, 3 изд., М., 1974; Гольданский В. И., Физическая химия позитрона и позитрония, М., 1968.

Э. А. Тагиров.

Википедия

Позитрон

Позитро́н (от - положительный , и electron - электрон ) - античастица электрона. Относится к антивеществу, имеет электрический заряд +1, спин 1/2, лептонный заряд −1 и массу, равную массе электрона. При аннигиляции позитрона с электроном их масса превращается в энергию в форме двух гамма-квантов.

Позитроны возникают в одном из видов радиоактивного распада (позитронная эмиссия), а также при взаимодействии фотонов с энергией больше 1,022 МэВ с веществом. Последний процесс называется « рождением пар », ибо при его осуществлении фотон, взаимодействуя с электромагнитным полем ядра, образует одновременно электрон и позитрон. Также позитроны способны возникать в процессах рождения электрон-позитронных пар в сильном электрическом поле.

Примеры употребления слова позитрон в литературе.

Это было бы связано с реакциями, которые идут с выделением больших энергий, что характерно для превращения пары электрон - позитрон в пару нейтрино - антинейтрино и для так называемого нейтринного тормозного излучения.

Ад, акаша, алкоголизм, Ангел, антивещество, антигравитация, антифотон, астения, астрология, атом, Армагеддон, аура, аутогенная тренировка, белая горячка, бессонница, бесстрастие, Бог, божественное, божественный путь, Буддизм, буддхи, будущее, будущее Вселенной, будущее Солнечной системы, вакуум, Великий обет, вещество, виртуальный, влияние на судьбу, внеземная цивилизация, Вселенная, всемирный потоп, воплощение, время, Высший Разум, Высшие Знания, галактика, геологические периоды, Гермес Трисмегист, гиперон, гипноз, головной мозг, гороскоп, гравитационные волны, гравитация, гуна, Дао, двойник, деперсонализация, дефект массы, демон, Дзэн-буддизм, добро зло, ДНК, Древние Знания, дрейф материков, Дух, душа, дхьяна, дьявол, Единая Теория Поля, жизнь, заболевания психики, зарождение жизни, звезда, земная жизнь, знание будущего, знания, зомби, зомбирование, изменение судьбы, измененные состояния сознания, измерение вещества, Изумрудная Скрижаль, иммунная система, инстинкт, интеллект, интуиция, искривление света, ис

Точно так же быстро движущийся позитрон не попадет в дырку Дирака, покуда его скорость существенно не уменьшится.

К счастью, только одного, поскольку уничтожая отрицательно заряженный электрон, позитрон гибнет и сам.

Обнаружено короткое замыкание в электромагнитах, вытягивающих из главной камеры положительные мезоны и продукты их распада позитроны .

Идея, которую сейчас обдумывал Гарди, была несколько расплывчатой: подвергнуть нейтрид сложному облучению, обрушить на него весь комплекс ядерных частиц, которые только можно получить в беватроне мезоны, протоны, электроны, позитроны , гамма-кванты.

В этих условиях керн антинуклона образован двумя позитронами и имеет обнаруживаемое положительное радиальное дисковое поле.

Но при прохождении сквозь мягкое время лептоны антиатомов аннигилируют свободные электроны в молекулах гранита, образуя антинейтроны, которые за 896 секунд как раз успевают распасться на антипротоны и позитроны .

Вслед за первой нейтральной частицей -- нейтроном Чэдвика -- появление первой античастицы -- позитрона Андерсона.

Позитроны , невообразимое их число, квадриллионы квадриллионов - рождались и исчезали в миллионные доли секунды.

Он состоял из губчатого платиново-иридиевого сплава, внутри которого квадриллионы квадриллионов позитронов возникали и исчезали за миллионные доли секунды.

До сих пор я рассматривал отрицательно заряженные электроны как лишние брызги переполненного океана Дирака, а позитроны - как дырки в нем.

Впрочем, подождите минуточку, я, кажется, смогу показать вам один позитрон , - продолжал отец Паулини после короткой паузы.

Томпкинса отец Паулини, отталкивая своего собеседника в сторону, в то время как новорожденный позитрон со свистом пронесся в каком-нибудь дюйме от них.

Поэтому позитрон имеет большую вероятность аннигилировать в конце траектории, когда столкновения с другими частицами по дороге основательно замедлят его.

О зарядах электрона и позитрона

Трофимов Геннадий Васильевич, кандидат химических наук.

Частицы и античастицы различаются количеством элементарных субчастиц в структурах их оболочек, то есть электрон имеет полный набор нейтринных частиц в своей оболочке, а позитрон на одну частицу меньше. Но нейтринная материя находится в состоянии невесомости, поэтому массы электрона и позитрона равны и определяются массой их ядер.

Когда рассуждения касаются анионов и катионов, мы, не задумываясь, объясняем их заряды избытком или недостатком электронов в их оболочках и все становится понятным, пока дело не доходит до самих электронов и позитронов. Электрон - это отрицательно заряженная частица, а позитрон положительно заряженная. И только что понятное, простое объяснение становится абсолютной бессмыслицей. Наука не знает природы электрических зарядов, и никто не может объяснить природу этого феномена. Ученые гадают, то ли это какая-то частица сообщает своим присутствием или отсутствием заряд, то ли это свойство разных структур электрона?

Не зная природы электрона, наука считает его точечной бесструктурной частицей, сгустком материи, обладающей зарядом, что абсолютно неверно. Бесструктурных частиц в природе не бывает. Они просто не могли образоваться в процессе усложнения элементарных частиц и сами не имели бы возможности усложняться. То есть, если бы электрон действительно был точечным зарядом, то в природе не было бы фотонов, теплоты и света. Возможность объяснения природы зарядов появилась относительно недавно в связи с созданием беспостулатной модели строения атома . В оболочках реальных атомов нет ни орбит, ни электронов и созданы они не на электромагнитной, а на гравитационной основе, поэтому атомные ядра не имеют зарядов. Оболочка атома плотно заполнена фотонами - элементарными частицами теплоты и света, которые под действием мощного притяжения ядра образуют в ней фотонную структуру, защищенную энергетическим барьером. Однако вне оболочек атомов и молекул фотонная материя сильно разрежена под действием центробежной силы вращения Вселенной.

Материя газов, фотоны и все устойчивые элементарные частицы образуют непрерывные материи, в которых частицы плотно прижаты друг к другу оболочками, и это состояние нельзя изменить ни при каких условиях. Их можно как угодно сильно растягивать (разрежать), но нельзя разорвать так, чтобы между частицами образовалось пустое пространство. Вместо этого происходит лишь беспредельное увеличение объема частиц. То есть в газах не существует ни “межмолекулярных расстояний”, ни “свободного пробега частиц”, ни самопроизвольного их движения. Это означает, что кинетическая теория газов и квантовая механика основаны на ложных предположениях (постулатах), и рассуждения с позиции этих теорий могут не соответствовать или не соответствуют действительности .

Непрерывность этих материй можно продемонстрировать на примере разрежения воздуха, который тоже является непрерывной материей. Для этого возьмем медицинский шприц и смажем его поршень маслом, чтобы он не пропускал воздух. Если теперь вытеснить из него весь воздух, плотно закрыть отверстие штуцера, а затем создать разрежающее усилие, то оставшиеся в штуцере молекулы газов заполнят весь объем шприца. Увеличение их объема происходит за счет поглощения фотонной материи (материи теплоты), свободно проникающей через стенку цилиндра, поскольку оболочки ее атомов заполнены фотонами. Если шприц имеет объем 10 см 3, то увеличение объема молекул произойдет примерно в 250 раз, что не является пределом. Но молекулы газов активно препятствуют разрежению и, если отпустить шток, то поршень вернется в исходное положение. То есть возврат поршня происходит под действием самопроизвольного сжатия молекул, а не под действием атмосферного давления, которое равно не 1.033 г/см 2, а нулю, поскольку ртуть в барометрических трубках находится в состоянии невесомости . Очевидно, что если бы фотонная материя, проникающая в шприц, занимала межмолекулярное пространство, то поршень не мог бы возвращаться в исходное положение.

Объем молекул газов на Земле определяется равновесием двух сил, действующих в противоположных направлениях: силой тяготения ядер атомов, уменьшающей объем частиц, и центробежной силой вращения галактики, увеличивающей их объем. Но молекулы газов уплотняются одновременно и под действием силы тяготения Земли и поэтому равновесие смещено в строну уменьшения объема частиц. Однако с удалением от ее поверхности сила тяготения быстро ослабевает, и равновесие смещается в направлении увеличения объема молекул, что является единственной причиной затруднения дыхания на больших высотах. По этой же причине объем молекул на поверхности воды больше, чем на глубине, и только поэтому лед легче воды .

Объемы элементарных частиц определяются такими же равновесиями, поскольку их строение аналогично строению атома в том смысле, что они имеют ядра и оболочки, заполненные более мелкими элементарными частицами. Вне оболочек последние образуют непрерывные материи, которые находятся под действием постоянного разрывного напряжения или разрежения, связанного с вращением галактики и (или) Вселенной. То есть структура элементарных частиц защищена энергетическим барьером устойчивости, как и структура атомов, молекул, любых химических соединений и тел на Земле . Одновременно равновесия сил являются причиной невесомости непрерывных материй, за исключением γ - материи или материи “дефекта массы”, хотя она и находится в состоянии сильнейшего разрежения во Вселенной. Кстати, сила притяжения атмосферы Землей уравновешена центробежной силой вращения галактики и поэтому она (атмосфера) находится в состоянии невесомости. Это является единственной причиной отсутствия атмосферного давления. По этой же причине невесома и фотонная материя, поскольку сила ее притяжения Землей уравновешена центробежной силой вращения Вселенной. Именно поэтому масса покоя фотона равна нулю. Следует отметить, что фотоны в структуре оболочек атомов абсолютно неподвижны, то есть скорость движения материи фотонов или материи света может быть любой.

Если заставить железный стержень быстро вращаться, то он намагничивается тем сильнее, чем больше его длина. Это означает, что элементарные частица, плотность материи которых многократно превышает плотность железа, выбрасывается из него под действием центробежной силы в радиальных направлениях, но, описав в воздухе траекторию, снова возвращаются в стержень через его торцовую часть, где центробежное ускорение минимально, что и приводит к намагничиванию его в определенном направлении. С одной стороны это является подтверждением непрерывности материй элементарных частиц, поскольку материи никуда не улетают, а с другой стороны, это означает, что большая часть массы галактики, вследствие ее вращения, сосредоточена вовсе не в центре, а на ее периферии в виде “темной материи”, масса которой многократно превышает массу ее видимой части. Эта материя в виде мощного потока возвращается внутрь галактики через ее ось вращения и пронизывает ее звездный диск от центра к периферии. Галактический поток является причиной существования магнетизма и гравитации, а также броуновского движения частиц и многих периодических процессов на Земле . В частности он является причиной сезонной смены направления ее стратосферного ветра с восточного на западный и с западного на восточный, поскольку Земля при своем обращении вокруг Солнца дважды в год пересекает его в разных направлениях .

Нейтринная структура в оболочках электронов защищена нейтринным энергетическим барьером подобно тому, как фотонная структура в оболочках атомов и молекул защищена фотонным или тепловым энергетическим барьером. Периферийные нейтрино (по аналогии с периферийными фотонами в оболочках атомов) связаны с ядрами электронов значительно слабее и именно эти частицы переходят в циркулирующий поток при быстром вращении металлического стержня или гироскопа. Чем больше скорость вращения тем больше нейтринных частиц переходит из электронов в циркулирующий поток, больше гироскопический эффект и сильнее уплотнение вращающегося тела. Именно поэтому объем железной заготовки после намагничивания заметно уменьшается. Ствол пушки танка, при его движении по неровной поверхности, поддерживается в горизонтальном положении с помощью гироскопа, скорость вращения дисков которого равна или превышает 30 тысяч оборотов в минуту. А при скорости вращения металлического колесика более 80 тысяч оборотов в минуту плотность нейтринного потока и энергия частиц возрастают настолько, что им можно приваривать медные контакты к кварцевым подложкам микросхем, даже не удаляя изоляционное покрытие .

Но чем может отличаться нейтрино от антинейтрино? Очевидно, только количеством частиц в их оболочках. Оболочки нейтрино заполнены гипотетическими “гравитонами” - элементарными частицами гравитационных полей и потеря одного из них, по-видимому, вызывает незначительное нарушение структуры нейтрино и превращает его в античастицу. Поскольку гравитоны находятся в состоянии невесомости, то массы нейтрино и антинейтрино равны. В ряду частиц от атома до нейтрино плотность материи возрастает, поэтому плотность электронного нейтрино должна быть значительно больше плотности электрона, равной 9.7∙10 9 г/см 3. Именно поэтому нейтринная материя удаляется из вращающегося железного стержня.

Взаимодействие идентичных частиц, а также частиц и античастиц не является чем-то особенным. Скорее, наоборот, это достаточно общее явление, подобное взаимодействию идентичных атомов при образовании двухатомной молекулы. Например, при взаимодействии двух атомов водорода образуется двуядерная (двухатомная) молекула этого газа:

Н + Н = Н2 + 104, ккал.

При этом один атом водорода в левой части уравнения реакции может быть при желании назван “протоном”, а другой “антипротоном”. То есть при взаимодействии частицы и античастицы всегда образуется двуядерная частица и выделяется часть материи, находящейся в оболочках взаимодействующих частиц в виде “энергии” ее образования. В данном случае это материя теплоты и света, заполняющая оболочки атомов водорода, но только не “энергия”. Однако выделение теплоты при образовании молекул принято называть “энергией образования”, “энергетическим барьером устойчивости”, которые являются привычными терминами в науке и их все-таки придется сохранить.

Для гравитационного взаимодействия нейтрино и антинейтрино являются идентичными частицами, и поэтому взаимодействуют с образованием двунейтринной частицы ν2, подобной двухатомным молекулам: H2, O2, N2 … и т. д. Кстати, имеются сведения о том, что многие, если не все атомы твердых веществ в таблице химических элементов (за исключением инертных газов), в газообразном состоянии существуют в виде двухатомных молекул. Очевидно, что склонность к образованию двуядерных частиц является обычным явлением в природе. По аналогии с нейтрино будем считать, что потеря электроном одного нейтрино сообщает ему положительный заряд. Тогда взаимодействие электрона и позитрона является обычной химической реакцией, которая должна сопровождаться синтезом двухэлектронной частицы - е2, то есть фотона, и выделением нейтринной материи, как энергии его образования:

е- + е+ = ф0 + nν,

где символами последовательно обозначены электрон, позитрон, фотон и материя нейтрино.

Однако по литературным источникам эта реакция выглядит иначе:

е- + е+ = (2 - 3) ф0 + ν.

Такое изображение реакции нарушает закон сохранения материи, поскольку сумма масс в правой части уравнения в 2 - 3 раза превосходит сумму электронных масс в левой. Иными словами, реакция написана неверно и не может соответствовать действительности. Причиной этого, возможно, является неучтенная склонность электронов и позитронов к образованию парных частиц е2- и е2+, а также возможность выделяющейся нейтринной материи легко “выбивать” фотоны из фотонных структур оболочек соседних атомов, поскольку она является “энергией” их образования.

Для гравитационного взаимодействия потеря одной частицы из оболочки электрона является несущественным нарушением его структуры, и только поэтому электрон взаимодействует с позитроном. То есть для гравитационного взаимодействия безразлично имеют электроны одинаковые или разные заряды. Поэтому с таким же успехом может проходить межэлектронное или межпозитронное взаимодействие:

е- + е- = ф0 +n ν,

е+ + е+ = ф0 + (n - 2) ν,

Отличаться реакции будут только количеством выделившихся нейтрино в правой части уравнения: в первой на две частицы больше, чем во второй. В научной литературе такие реакции неизвестны, однако обе протекают в осветительных лампах накаливания, так как синтез фотонов в спиралях ламп связан с уплотнением электронов под действием напряжения электрического тока и вытеснением из них нейтрино в магнитное поле, образующееся вокруг вольфрамовой спирали.

Взаимодействие идентичных частиц связано с существованием в природе жесткого правила или абсолютного закона, разрешающего взаимодействие (притяжение и отталкивание) исключительно между идентичными частицами, который никогда не нарушается. Но для этого они, как минимум, должны безошибочно “узнавать” друг друга. И природа “изобрела” для каждого вида частиц индивидуальный отличительный признак или видовой код. И только в силу кодового взаимодействия атомов и молекул мы можем выделять любые вещества в чистом виде . Как уже говорилось, утрата электроном одного нейтрино не нарушает принадлежности его к электронам. Но если бы отсутствовали две частицы, то, возможно, электрон не мог бы взаимодействовать с позитроном, поскольку это были бы разные по энергетическому коду частицы. Именно поэтому заряды элементарных частиц, как правило, не превышают единицы, однако более массивные частицы, например атомы, могут быть многозарядными, но при этом происходит резкое изменение их химических свойств.

Нейтринная материя находится в состоянии невесомости, но потеря даже одной ее частицы из оболочки электрона приводит к заметному уменьшению его скрытой массы и уплотнению атома. Например, при последовательном удалении 5 нейтрино из оболочки атома ванадия (радиус которого равен 1.39 Å), заряд его катиона увеличивается: +2, +3, +4, +5, а его радиус становится равным: 0.72, 0.67, 0.61, 0.40 ангстрема. Это происходит вследствие уменьшения объема атомов и межъядерных расстояний, а, следовательно, усиления взаимного их уплотнения. Удаление нейтрино вызывает серьезную внутреннюю перестройку атома, в частности поворот оси главного гравитационного потока на тот или иной угол, что является причиной изменения его физических и химических свойств. Рассмотрим это более подробно.

Каждый период в таблице химических элементов начинается одним и заканчивается другим инертным газом, иными словами, атом каждый раз делает полный оборот вокруг своей оси на 3600. Второй и третий периоды состоят из 8 элементов, поэтому при переходе к следующему элементу угол поворота оси увеличивается на 450, а большие периоды состоят из 18 элементов и увеличение угла происходит через 200. То есть каждый элемент, кроме своего порядкового номера, характеризуется еще и углом поворота оси гравитационного потока атома относительно оси атомов нулевой группы элементов, представленной инертными газами. Угол поворота задается количеством пар нуклонов в ядре при рождении атома и является причиной постоянства его химических свойств. Он определяет активную зону его экваториальной поверхности, то есть, какой стороной атом должен взаимодействовать с другими частицами . В подгруппах таблицы химических элементов все атомы имеют один и тот же угол поворота и поэтому являются химическими аналогами. При изменении валентности происходит смещение оси гравитационного потока, что является причиной изменения его химических и физических свойств. Например, трехвалентный церий является типичным представителем третьей группы в таблице элементов, но после перехода его в четырехвалентное состояние он становится аналогом четвертой группы (подгруппы титана) и образует аналогичные по составу соли, особенно с цирконием, который является следующим за лантаном (по номеру) элементом четвертого периода.

Любой процесс, связанный с уплотнением атомов или молекул, сопровождается выделением не только теплоты, но и нейтринной материи, как энергии образования фотонной структуры молекул и кристаллов. Например, переход газообразной воды в атмосфере (в облаках) в жидкое и твердое состояния сопровождается уплотнением молекул, перестройкой структуры и выделением огромного объема свободной фотонной материи, которая под действием межфотонного взаимодействия (сжатия) образует жгуты молниевых разрядов. Процесс их образования связан с уменьшением объема фотонов и вытеснением из них свободной нейтринной материи или рентгеновского излучения, что одно и то же. Поэтому обычный дождь, даже без грозовых разрядов имеет слабый фон рентгеновского излучения. То есть молния - это в основном не электронный, а фотонный разряд, хотя и сопровождающийся электрическими явлениями. Рентгеновское излучение в рентгеновских установках возникает при деформации разреженных (т. е. наполненных нейтринной материей) электронов вследствие их ударов об анод рентгеновской трубки.

Нелишним будет отметить, что непрерывная нейтринная материя галактики и Вселенной является, по-видимому, единственной средой, в которой могут распространяться радиоволны. Под действием импульсов напряжения электрического тока (рабочей частоты передатчика) в его антенне происходят сжатия и разрежения электронов и синхронное вытеснение из них нейтринной материи. Колебания ее плотности и являются причиной возникновения и распространения радиоволн. Поскольку нейтринная материя одновременно является материей магнитных потоков, то их можно назвать “магнитными колебаниями”, “колебаниями в магнитной или в нейтринной материи”. То есть современное представление о радиоволнах как об электромагнитном излучении надо признать неверным, как и о рентгеновском излучении, которое является потоком нейтринной материи.

Список литературы

Трофимов Г. В. Строение атома с позиции корпускулярного представления о фотонах. // Sententiae. “Унiверсум-Вiнiця”, спецвiпуск № 3, Фiлософiя i коcмологiя, 2004. С. 76.

Трофимов Г. В. Строение атома с позиции корпускулярного представления о фотонах: http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/7622.html

Трофимов Г. В. Кому нужна такая наука? http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/7681.html

Трофимов Г. В. А существует ли атмосферное давление? http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/7645.html

Трофимов Г. В. Гравитация и энергетика атома. http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/7762.html

Сезонный ветер вне Земли. Эврика-88. М., “Молодая гвардия”, стр. 47, 1988г.

Загадочная сварка. // Эврика - 89. М. “Молодая гвардия”, 1989. С. 173.

Позитрона с электроном их масса превращается в энергию в форме двух (и гораздо реже - трёх и более) гамма-квантов .

Позитроны возникают в одном из видов радиоактивного распада (позитронная эмиссия), а также при взаимодействии фотонов с энергией больше 1,022 МэВ с веществом . Последний процесс называется «рождением пар », ибо при его осуществлении фотон, взаимодействуя с электромагнитным полем ядра , образует одновременно электрон и позитрон. Также позитроны способны возникать в процессах рождения электрон-позитронных пар в сильном электрическом поле .

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

Существование позитрона впервые было предположено в 1928 году Полем Дираком . Теория Дирака описывала не только электрон с отрицательным электрическим зарядом , но и аналогичную частицу с положительным зарядом. Отсутствие такой частицы в природе рассматривалось как указание на «лишние решения» уравнений Дирака. Зато открытие позитрона явилось триумфом теории.

В соответствии с теорией Дирака электрон и позитрон могут рождаться парой, и на этот процесс должна быть затрачена энергия, равная энергии покоя этих частиц, 2×0,511 МэВ. Поскольку были известны естественные радиоактивные вещества , испускавшие γ-кванты с энергией больше 1 МэВ, представлялось возможным получить позитроны в лаборатории, что и было сделано. Экспериментальное сравнение свойств позитронов и электронов показало, что все физические характеристики этих частиц, кроме знака электрического заряда, совпадают.

Название «позитрон» придумал сам Андерсон. Андерсон также предлагал переименовать электроны в «негатроны»; этот термин в отношении электронов по-прежнему используют в случаях, когда электроны и позитроны рассматриваются совместно ; в этих случаях термин «электрон» часто относят к обеим частицам - электрону (негатрону) и позитрону .

Позитрон оказался первой открытой античастицей . Существование античастицы электрона и соответствие суммарных свойств двух античастиц выводам теории Дирака, которая могла быть обобщена на другие частицы, указывали на возможность парной природы всех элементарных частиц и ориентировало последующие физические исследования. Такая ориентация оказалась необычайно плодотворной, и в настоящее время парная природа элементарных частиц является точно установленным законом природы, обоснованным большим числом экспериментальных фактов.

Аннигиляция

Из теории Дирака следует, что электрон и позитрон при столкновении должны аннигилировать с освобождением энергии, равной полной энергии сталкивающихся частиц. Оказалось, что этот процесс происходит главным образом после торможения позитрона в веществе, когда полная энергия двух частиц равна их энергии покоя 1,0221 МэВ. На опыте были зарегистрированы пары γ-квантов с энергией по 0,511 МэВ, разлетавшихся в прямо противоположных направлениях от мишени, облучавшейся позитронами. Необходимость возникновения при аннигиляции электрона и позитрона не одного, а как минимум двух γ-квантов вытекает из закона сохранения импульса . Суммарный импульс в системе центра масс позитрона и электрона до процесса превращения равен нулю, но если бы при аннигиляции возникал только один γ-квант, он бы уносил импульс, который не равен нулю в любой системе отсчёта .

В 2007 экспериментально доказано существование связанной системы из двух позитронов и двух электронов (молекулярный позитроний). Такая молекула распадается ещё быстрее, чем атомарный позитроний.

Позитроны в природе

Считается, что в первые мгновения после Большого взрыва количество позитронов и электронов во Вселенной было примерно одинаково, однако при остывании эта симметрия нарушилась. Пока температура Вселенной не понизилась до 1 МэВ, тепловые фотоны постоянно поддерживали в веществе определённую концентрацию позитронов путём рождения электрон-позитронных пар (такие условия существуют и сейчас в недрах горячих звёзд). После охлаждения вещества Вселенной ниже порога рождения пар оставшиеся позитроны аннигилировали с избытком электронов.

В космосе позитроны рождаются при взаимодействии с веществом гамма-квантов и энергичных частиц космических лучей , а также при распаде некоторых типов этих частиц (например, положительных мюонов). Таким образом, часть первичных космических лучей составляют позитроны, так как в отсутствие электронов они стабильны. В некоторых областях Галактики обнаружены аннигиляционные гамма-линии 511 кэВ, доказывающие присутствие позитронов.

В солнечном термоядерном pp-цикле (а также в CNO-цикле) часть реакций сопровождается эмиссией позитрона, который немедленно аннигилирует с одним из электронов окружения; таким образом, часть солнечной энергии выделяется в виде позитронов, и в ядре Солнца всегда присутствует некоторое их количество (в равновесии между процессами образования и аннигиляции).

Некоторые природные радиоактивные ядра (первичные, радиогенные, космогенные) испытывают бета-распад с излучением позитронов . Например, часть распадов природного изотопа 40 K происходит именно по этому каналу. Кроме того, гамма-кванты с энергией более 1,022 МэВ, возникающие при радиоактивных распадах, могут рождать электрон-позитронные пары.

При взаимодействии электронного антинейтрино (с энергией больше 1,8 МэВ) и протона происходит реакция обратного бета-распада с образованием позитрона: p + + ν ¯ e → n 0 + e + . {\displaystyle p^{+}+{\bar {\nu }}_{e}\rightarrow n^{0}+e^{+}.} Такая реакция происходит в природе, поскольку существует поток антинейтрино с энергией выше порога обратного бета-распада, возникающих, например, при бета-распаде природных радиоактивных ядер.

Позитрон ( e + {\displaystyle e^{+}} )
Трек позитрона в камере Вильсона, полученный в эксперименте Андерсона в 1932 году. Частица движется снизу вверх (это видно из того, что она теряет энергию, проходя через свинцовую пластинку, и трек в магнитном поле становится более закрученным), её заряд положителен (из направления поворота трека)
Состав	фундаментальная частица
Семья	Фермион
Группа	Лептон
Поколение	первое
Участвует во взаимодействиях	гравитационное , слабое и электромагнитное
Античастица	Электрон
Теоретически обоснована	П. Дирак (1928)
Обнаружена	К. Д. Андерсон (1932)
Масса	5,48579909070(16)⋅10 −4 а.е.м.
Время жизни	∞
Квантовые числа
Электрический заряд	+1 +1,6021766208(98)⋅10 −19 Кл
Барионное число	0
Лептонное число	−1
B−L	+1
Спин	1/2 ħ
Магнитный момент	+9,274009994(57)⋅10 −24 Дж /Тл
Внутренняя чётность	−1
Изотопический спин	0
Третья компонента слабого изоспина	+1/2 (правая хиральность), 0 (левая хиральность)
Слабый гиперзаряд	+1 (правая хиральность), +2 (левая хиральность)

Позитроны возникают в одном из видов радиоактивного распада (позитронная эмиссия), а также при взаимодействии фотонов , энергия которых больше 1,022 МэВ, с веществом . Последний процесс называется «рождением пар », ибо при его осуществлении фотон, взаимодействуя с электромагнитным полем ядра , образует одновременно электрон и позитрон. Также позитроны способны возникать в процессах рождения электрон-позитронных пар в сильном электрическом поле .

Открытие

В соответствии с теорией Дирака электрон и позитрон могут рождаться парой, и на этот процесс должна быть затрачена энергия, равная энергии покоя этих частиц, 2×0,511 МэВ . Поскольку были известны естественные радиоактивные вещества , испускавшие γ-кванты с энергией больше 1 МэВ , представлялось возможным получить позитроны в лаборатории, что и было сделано. Экспериментальное сравнение свойств позитронов и электронов показало, что все физические характеристики этих частиц, кроме знака электрического заряда, совпадают.

Аннигиляция

В 2007 году экспериментально доказано существование связанной системы из двух позитронов и двух электронов (молекулярный позитроний). Такая молекула распадается ещё быстрее, чем атомарный позитроний.

Позитроны в природе

Мир древних людей был прост, понятен и состоял из четырех элементов: вода, земля, огонь и воздух (в нашем современном понимании этим веществам соответствуют: жидкое, твердое, газообразное состояние и плазма). Греческие философы пошли намного дальше и выяснили, что вся материя делится на мельчайшие частицы - атомы (от греч. «неделимый»). Благодаря последующим поколениям удалось узнать, что окружающее пространство намного сложнее, чем нам представлялось вначале. В этой статье мы поговорим о том, что такое позитрон и о его удивительных свойствах.

Открытие позитрона

Ученые выяснили, что атом (эта якобы цельная и неделимая частица) состоит из электронов (отрицательно заряженных элементов), протонов и нейтронов. С тех пор как физики-ядерщики научились разгонять частицы в специальных камерах, они уже нашли более 200 различных их разновидностей, существующих в пространстве.

Так что такое позитрон? В 1931-м его появление было теоретически предсказано французским физиком Полем Дираком. В ходе решаемой релятивистской задачи он пришел к выводу, что помимо электрона в природе должна существовать точно такая же частица с идентичной массой, но только с положительным зарядом. Позднее ее назвали «позитроном».

Он имеет заряд (+1), в отличие от (-1) у электрона и аналогичную ему массу около 9,103826 × 10 -31 кг.

Независимо от источника, позитрон всегда будет стремиться к «объединению» с любым ближайшим электроном.

Единственными отличиями между ними являются заряд и наличие во Вселенной, которое намного ниже, чем у электрона. Будучи антивеществом, частица входящая в контакт с обычным веществом, взрывается чистой энергией.

Выяснив, что такое позитрон, ученые пошли дальше в своих опытах, позволив космическим лучам проходить через камеру Вильсона, экранированную свинцом и установленную в магнитном поле. Там можно было наблюдать пары электрон-позитронов, которые иногда создавались, а после появления продолжали перемещаться в противоположных направлениях в пределах магнитного поля.

Теперь понятно, что такое позитрон. Подобно своему отрицательному двойнику, античастица реагирует на электромагнитные поля и может храниться в замкнутом пространстве с использованием методов конфайнмента. Кроме того, она умеет соединяться с антипротонами и антинейтронами, чтобы создать антиатомы и антимолекулы.

Позитроны существуют с низкой плотностью во всей космической среде, поэтому некоторыми энтузиастами были даже предложены методы сбора антиматерии для использования ее энергии.

Аннигиляция

Если позитрон и электрон встретятся друг другу на пути, то произойдет такое явление, как аннигиляция. То есть обе частицы уничтожат друг друга. Однако при столкновении в пространство выбрасывается некоторое количество энергии, которая имелась у них и называемая гамма-излучением. Признаком аннигиляции является появление двух гамма-квантов (фотонов), двигающихся в разных направлениях для того, чтобы сохранить импульс.

Существует и обратный процесс — когда фотон при определенных условиях снова может превратиться в электрон-позитронную пару.

Для того чтобы произошло рождение этой пары, необходимо прохождение одного гамма-кванта сквозь какое-то вещество, например, через свинцовую пластину. При этом металл поглощает импульс, но выпускает в разные стороны две противоположно заряженные частицы.

Область применения

Мы выяснили, что происходит при взаимодействии электрона с позитроном. Частица в настоящее время наиболее активно используется в позитронно-эмиссионной томографии, где небольшое количество радиоизотопа с коротким периодом полураспада вводится пациенту, а после небольшого периода ожидания радиоизотоп концентрируется в интересующих тканях и начинает разрушаться, выпуская позитроны. Эти частицы перемещаются на несколько миллиметров, прежде чем сталкиваются с электроном и высвобождают гамма-лучи, которые могут быть захвачены сканером. Такой метод применяется для различных диагностических целей, в том числе для изучения мозга и выявления раковых клеток по всему телу.

Итак, в этой статье мы узнали о том, что такое позитрон, когда и кем он был открыт, его взаимодействие с электронами, а также область, в которой знание о нем имеет практическую пользу.