Світ давніх людей був простий, зрозумілий і складався з чотирьох елементів: вода, земля, вогонь і повітря (у нашому сучасному розумінні цих речовин відповідають: рідкий, твердий, газоподібний стан і плазма). Грецькі філософи пішли набагато далі і з’ясували, що вся матерія ділиться на найдрібніші частинки – атоми (від грец. «неподільний»). Завдяки наступним поколінням вдалося дізнатися, що навколишній простір набагато складніше, ніж нам здавалося спочатку. У цій статті ми поговоримо про те, що таке позитрон і про його дивовижні властивості.
Відкриття позитрона
Вчені з’ясували, що атом (ця нібито цілісна і неподільна частка) складається з електронів (негативно заряджених елементів), протонів і нейтронів. З тих пір як фізики-ядерники навчилися розганяти частинки в спеціальних камерах, вони вже знайшли понад 200 різних їх різновидів, існуючих в просторі.
Так що таке набережна? У 1931-му його поява було теоретично передбачене французьким фізиком Полем Діраком. В ході розв’язуваної релятивістської задачі він прийшов до висновку, що крім електрона в природі повинна існувати точно така ж частинка з ідентичною масою, але тільки з позитивним зарядом. Пізніше її назвали «позитронів».
Він має заряд (+1), на відміну від (-1) у електрона і аналогічну йому масу близько 9,103826 × 10-31 кг
Незалежно від джерела, позитрон завжди буде прагнути до «об’єднання» з будь-яким найближчим електроном.
Єдиними відмінностями між ними є заряд і наявність у Всесвіті, що набагато нижче, ніж у електрона. Будучи антиречовиною, частка входить у контакт із звичайною речовиною, вибухає чистою енергією.
З’ясувавши, що таке позитрон, вчені пішли далі в своїх дослідах, дозволивши космічним променям проходити через камеру Вільсона, екрановану свинцем і встановлену в магнітному полі. Там можна було спостерігати пари електрон-позитронів, які іноді створювалися, а після появи продовжували рухатися в протилежних напрямках в межах магнітного поля.
Тепер зрозуміло, що таке позитрон. Подібно до свого негативного двійникові, античастинка реагує на електромагнітні поля і може зберігатися в замкнутому просторі з використанням методів конфайнмента. Крім того, вона вміє з’єднуватися з антипротонами і антинейтронами, щоб створити антиатоми і антимолекулы.
Позитрони існують з низькою щільністю у всій космічній середовищі, тому деякими ентузіастами було навіть запропоновано методи збору антиматерії для використання її енергії.
Анігіляція
Якщо позитрон і електрон зустрінуться один одному на шляху, то станеться таке явище, як анігіляція. Тобто обидві частинки знищать один одного. Однак при зіткненні в простір викидається певна кількість енергії, яка була у них і звана гамма-випромінюванням. Ознакою анігіляції є поява двох гамма-квантів (фотонів), що рухаються в різних напрямках для того, щоб зберегти імпульс.
Існує і зворотний процес — коли фотон при певних умовах знову може перетворитися в електрон-позитронную пару.
Для того щоб відбулося народження цієї пари, необхідно проходження одного гамма-кванта крізь якусь речовину, наприклад, через свинцеву пластину. При цьому метал поглинає імпульс, але випускає в різні боки дві протилежно заряджені частинки.
Область застосування
Ми з’ясували, що відбувається при взаємодії електрона з позитронів. Частка в даний час найбільш активно використовується в позитронно-емісійної томографії, де невелика кількість радіоізотопу з коротким періодом напіврозпаду вводиться пацієнту, а після невеликого періоду очікування радіоізотоп концентрується в інших тканинах і починає руйнуватися, випускаючи позитрони. Ці частинки переміщуються на кілька міліметрів, перш ніж стикаються з електроном і вивільняють гамма-промені, які можуть бути захоплені сканером. Такий метод застосовується для різних діагностичних цілей, в тому числі для вивчення мозку і виявлення ракових клітин по всьому тілу.
Отже, в цій статті ми дізналися про те, що таке позитрон, коли та ким він був відкритий, його взаємодію з електронами, а також галузь, у якій знання про нього має практичну користь.
