Antipartikler

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 21. maj 2021; checks kræver 4 redigeringer .

En antipartikel  er en tvillingepartikel af en anden elementarpartikel , med samme masse og samme spin , der adskiller sig fra den i tegnene på alle andre interaktionskarakteristika [1] (ladninger, såsom elektriske [2] og farveladninger , baryon og lepton kvantetal ).

Selve definitionen af, hvad man skal kalde en "partikel" i et partikel-antipartikel-par, er stort set vilkårlig. Men med et givet valg af "partikel" er dens antipartikel entydigt bestemt. Bevarelsen af ​​baryontallet i processerne med svag interaktion gør det muligt at bestemme "partiklen" i ethvert par af baryon-antibaryon ved hjælp af kæden af ​​henfald af baryoner. Valget af en elektron som en "partikel" i et elektron-positron-par fikserer (på grund af bevarelsen af ​​leptontallet i svage interaktionsprocesser ) definitionen af ​​tilstanden af ​​en "partikel" i et par elektronneutrinoer-antineutrinoer. Overgange mellem leptoner af forskellige generationer (af typen ) er ikke blevet observeret, så definitionen af ​​en "partikel" i hver generation af leptoner, generelt set, kan laves uafhængigt. Normalt, analogt med en elektron, kaldes "partikler" negativt ladede leptoner , som, mens leptontallet opretholdes, bestemmer de tilsvarende neutrinoer og antineutrinoer . For bosoner kan begrebet "partikel" fikseres ved at definere for eksempel hypercharge .

Eksistensen af ​​antipartikler

Eksistensen af ​​antipartikler blev forudsagt af P. A. M. Dirac [1] . Den kvanterelativistiske bevægelsesligning for elektronen ( Dirac-ligningen ) opnået af ham i 1928 indeholdt nødvendigvis løsninger med negative energier. Senere blev det vist, at forsvinden af ​​en elektron med negativ energi skulle tolkes som udseendet af en partikel (af samme masse) med positiv energi og en positiv elektrisk ladning, det vil sige en antipartikel i forhold til elektronen. Denne partikel, positronen  , blev opdaget i 1932 [1] .

I efterfølgende forsøg blev det fundet, at ikke kun elektronen, men alle andre partikler har deres egne antipartikler [1] . I 1936 blev myonen (μ - ) og μ + dens antipartikel opdaget i kosmiske stråler , og i 1947 - π - og π +  - mesoner , der udgør et par partikel - antipartikel; i 1955 blev der påvist en antiproton i forsøg ved acceleratoren , i 1956 en antineutron , i 1966 et antideuterium , i 1970 et antihelium , i 1998 et antibrint [1] , i 2011 et antihelium-4 [3] osv. Til dato. , observerede antipartikler af næsten alle kendte partikler, og der er ingen tvivl om, at alle partikler har antipartikler.

Ægte neutrale partikler

For nogle neutrale partikler falder antipartiklen identisk sammen med partiklen. Disse er især foton , neutral pi-meson , eta-meson og andre quarkonia , Higgs boson , Z-boson , graviton . Sådanne partikler kaldes virkelig neutrale . Vi understreger, at elektrisk neutrale partikler muligvis ikke falder sammen med deres antipartikler. Dette vedrører især neutronen , neutrinoen , neutral kaon osv.

Alle kendte ægte neutrale partikler  er bosoner , dog kan der i princippet også eksistere ægte neutrale fermioner (de såkaldte Majorana-partikler ).

Oscillationer

Hvis nogen af ​​kvantetallene for en elektrisk neutral partikel ikke er strengt bevaret, så er overgange (oscillationer) mellem partiklens og dens antipartikels tilstande mulige. I dette tilfælde er tilstande med et bestemt ikke-konserveret kvantetal ikke egentilstande for energimomentum-operatoren, men er superpositioner af virkelig neutrale tilstande med bestemte masseværdier. Et lignende fænomen kan realiseres i systemer , osv .

Fødsel og udslettelse

Fødslen af ​​antipartikler sker ved kollisioner af stofpartikler, der accelereres til energier, der overstiger tærsklen for fødslen af ​​et partikel-antipartikel-par (se Parfødsel ). Under laboratorieforhold produceres antipartikler i partikelinteraktioner ved acceleratorer ; opbevaringen af ​​de resulterende antipartikler udføres i lagerringe under højvakuum. Under naturlige forhold fødes antipartikler under interaktionen mellem primære kosmiske stråler med stof, for eksempel Jordens atmosfære , og bør også fødes i nærheden af ​​pulsarer og aktive galaktiske kerner . Teoretisk astrofysik overvejer dannelsen af ​​antipartikler (positroner, antinukleoner) under ophobningen af ​​stof på sorte huller . Inden for rammerne af moderne kosmologi overvejes skabelsen af ​​antipartikler under fordampningen af ​​lavmasse primordiale sorte huller. Ved temperaturer, der overstiger hvileenergien af ​​partikler af en given art (i energisystemet af enheder), er partikel-antipartikel-par til stede i ligevægt med stof og elektromagnetisk stråling . Sådanne forhold kan realiseres for elektron-positron-par i de varme kerner af massive stjerner. Ifølge teorien om det varme univers, i de meget tidlige stadier af udvidelsen af ​​universet , var partikel-antipartikel-par af alle slags i ligevægt med stof og stråling. I overensstemmelse med de store foreningsmodeller kunne virkningerne af krænkelse af C- og CP-invarians i ikke-ligevægtsprocesser med ikke-bevaring af baryontallet føre i det meget tidlige univers til universets baryonasymmetri selv under betingelser med streng initial lighed mellem antallet af partikler og antipartikler. Dette giver en fysisk begrundelse for manglen på observationsdata om eksistensen af ​​antipartikelobjekter i universet .

Når en partikel kolliderer med sin antipartikel, kan de udslette .

Se også

Noter

  1. ↑ 1 2 3 4 5 Naturens elementære partikler . Antipartikler 52. D. V. Skobeltsyn Research Institute of Nuclear Physics, Lomonosov Moscow State University . Dato for adgang: 7. maj 2014. Arkiveret fra originalen 7. maj 2014.
  2. ↑ Antipartikler - Great Russian Encyclopedia . Hentet 4. juni 2016. Arkiveret fra originalen 23. april 2016.
  3. ↑ Elements Science News: ALICE måler massen og bindingsenergierne af lys-antikerner . Hentet 19. august 2015. Arkiveret fra originalen 21. august 2015.