Світ давніх людей був простий, зрозумілий і складався з чотирьох елементів: вода, земля, вогонь і повітря (у нашому сучасному розумінні цим речовинам відповідають: рідкий, твердий, газоподібний стан і плазма). Грецькі філософи пішли набагато далі і з'ясували, що вся матерія ділиться на найдрібніші частинки - атоми (від греч. «неподільний»). Завдяки наступним поколінням вдалося дізнатися, що навколишній простір набагато складніший, ніж нам представлялося 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 цільна і неподільна частинка) складається з електронів (негативно заряджених елементів), протонів і нейтронів. Відтоді як фізики-ядерники навчилися розганяти частинки в спеціальних камерах, вони вже знайшли понад 200 різних їх різновидів, що існують у просторі.
Так що таке позитрон? У 1931-му його поява була теоретично передбачена французьким фізиком Полем Діраком. Під час вирішуваного релятивістського завдання він дійшов висновку, що крім електрону в природі повинна існувати точно така ж частинка з ідентичною масою, але тільки з позитивним зарядом. Пізніше її назвали «позитроном».
Він має заряд (+ 1), на відміну від (-1) у електрона і аналогічну йому масу близько 9,103826 ст.1 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, яке набагато нижче, ніж у електрона. Як антивіщення, частинка, що входить у контакт зі 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 переміщатися в протилежних напрямках в межах магнітного поля.
Тепер зрозуміло, що таке позитрон. Подібно до свого негативного двійника, 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 антимолекули.
Позитрони існують з низькою щільністю у всьому космічному середовищі, тому деякими ентузіастами були навіть запропоновані методи збору антиматерії для використання її енергії.
Аннігіляція
Якщо позитрон і електрон зустрінуться один одному на шляху, то відбудеться таке явище, як аннігіляція. Тобто обидві частинки знищать одна одну. Однак при зіткненні в простір викидається деяка кількість енергії, яка була у них і звана гамма-випромінюванням. Ознакою аннігіляції є поява двох гамма-квантів (фотонів), що рухаються в різних напрямках для того, щоб зберегти імпульс.
Існує і зворотний процес - коли фотон за певних умов знову може перетворитися на електрон-позитронну 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 електрону з позитроном. Частинка в даний час найбільш активно використовується в позитронно-емісійній томографії, де невелика кількість радіоізотопу з коротким періодом напіврозпаду вводиться пацієнту, а після невеликого періоду очікування радіоізотоп концентрується в цікавих 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 і ким він був відкритий, його взаємодія з електронами, а також область, в якій знання про нього має практичну користь.
