Read neutrínók - kísérteties részecske atom - Isaac Asimov - Page 15

6. fejezet antirészecskéi

Leptonokat és barionok

Nézzük ismét az ismert szubatomi részecskék. Először is, ezek közé tartozik a magok különböző elemek. Ezeket nem tárgyaljuk, mivel a mag az atomok valamennyi eleme kivéve a hidrogénatomot-1 áll még kisebb részecskék. Éppen ezek a részecskék, úgynevezett fizika. [14] és lesz érdekes számunkra.

Azt említett négy részecskék, amelyek úgynevezett elemi: proton, neutron, elektron és foton. Ezek két csoportra oszthatók. Proton, neutron és más nehéz elemi részecskék után fedezték fel 1932-ben, egyesült a közös neve a barionok (a görög szó Barys - nehéz). Elektronikus van egy kis súlya és tömege a foton nulla. Ezek és más könnyű részecskék, nyitott 1932 óta, az úgynevezett leptonok (a görög szó Leptos - könnyű, közepes).

Négy elemi részecskék sorolható egy másik jellemzője szerint. Proton, egy elektron és egy foton - stabilak. Más szóval, ha a világegyetem egyetlen proton (vagy elektron vagy foton), akkor létezett volna változás nélkül a végtelenségig. (Pontosabban, a fenti három részecskék változhat, de csak a kölcsönhatás más részecskékkel.) A neutron egy instabil részecske. Ha a világegyetemben van egy neutron, előbb vagy utóbb, és valószínűleg néhány percig, akkor osztható egy proton és egy elektron. Ilyen instabilitás jellemző a természet a részecskék és nem függ a jelenlévő más típusú részecskék.

Miért neutron e tekintetben nem olyan, mint más részecskék? Az átalakítás egy neutron és egy proton redukciója kíséri elektron tömeg. Nyilvánvaló, hogy ez lényeges súlycsökkentés. Kiderült, hogy minden spontán bomlás következik be súlycsökkentés. Elveszett masszát energiává alakul át. A világegyetemben van, úgy tűnik, az általános tendencia az átmenet kérdése az energia. Aztán kiderül, hogy miért a foton stabil. Ez nulla nyugalmi tömege, és ezért nem bomlanak részecskék kisebb tömeg. Ugyanebből az okból, hogy stabil, minden olyan részecskét, nincs tömege.

Az ilyen érvek azonban nem kell alkalmazni, hogy ismertesse a stabilitást az elektron. Az elektron, bár jelentéktelen, de még mindig véges nyugalmi tömeg. De ha a tömeg átalakítás a trend az energia egyetemes, miért volt megkímélte egy elektron? Miért nem esik egy vagy több foton nulla nyugalmi tömegű energiája, amely egyenértékű a tömege az elektron?

Kiderült, hogy ez a folyamat megakadályozza a törvény megőrzése elektromos töltés. Foton nem hordoz elektromos töltést, és ha az elektron oszlik fotonok, ami negatív töltése? Amennyire tudom, a fizikusok, de nincsenek részecskék a negatív töltés az elektron könnyebb. Ezért az elektron nem törik el.

A proton? Függetlenül attól, hogy a legkönnyebb részecske pozitív töltésű? A válasz az volt negatív fizikusok kellett keresni egy másik magyarázata annak stabilitását.

Az első jele, hogy létezik egy pozitív töltésű részecskék könnyebb, mint a proton-ben készült 1930-ban, amikor Paul Dirac képes volt matematikailag leírni bizonyos tulajdonságait az elektron. Ő arra a következtetésre jutott, hogy ha a matematikai számítások helyesek, az elektron léteznie kell két különböző formában. Egyikük - a megszokott, jól ismert elektron, amely addigra már vizsgálták több mint harminc éve. Egy másik formája nagyon hasonló volt a közönséges elektron, de volt pozitív helyett negatív töltés.

Két évvel később, 1932-ben, az amerikai fizikus Carl David Anderson, tanuló kozmikus nagy energiájú sugárzás, amely bombázzák a Földet, egy részecske detektor felfedezett valamit, ami úgy viselkedett, ugyanúgy, mint az elektron, de hatása alatt a mágneses erőtér az ellenkező irányba. Ennélfogva, a részecske helyett a negatív töltés pozitív. Így megnyílt egy pozitív töltésű elektron Dirac.

Anderson az úgynevezett pozitív töltésű részecskék pozitron. Bár a kifejezés leggyakrabban használt neve a nyitott részecske, ez sajnálatos, mert a maszk szoros kapcsolatban állnak az elektron. Néha az elektron és a pozitron az úgynevezett negatív elektron és egy pozitív elektron. Ez a név tükrözi a modern jelöléssel ezen részecskék: e - és e +. Annak érdekében, hogy az ő nevét az elektron, pozitron néha anti-elektronok, ahol az előtag „anti” azt jelenti, „ellentétes”. Számos oka van annak, anti-elektron - a legjobb név, mivel más részecskék is ellentétek, amelyek használata az előtag „anti”. Mindezek a szemközti részecskék együtt egy csoportot anti-részecskék.

Jelenleg, jelölésére egy antirészecskéje szimbóluma részecskék egy vízszintes vonal felett úgy, a pozitron lehet kijelölt „e +. ami azt jelzi, hogy ő nem csak egy pozitív töltésű elektron és antirészecskéje (FB2 változat vízszintes vonal helyett egy szimbólum a bár előtt a betűtípus korlátai - kb kóder.).

Hamarosan felfedezése után Anderson, azt találtuk, hogy a pozitron van kialakítva valamilyen radioaktív atommagok - természetesen nem azok, amelyek léteznek a természetben, és a konkrétan előállított a laboratóriumban.

1934-ben, a francia tudósok házastársak Frederick és Irene Joliot-Curie bombázzák α-részecskék alumínium atomok, foszfor-30 kapunk, amely spontán t. E. spontán bocsát ki pozitronokat (β pozitív részecskék), és átalakítjuk a szilícium-30 . Foszfor atomszámú - 15, egy szilícium-14, következésképpen, a radioaktív bomlás felírható:

Elektromos töltés tárolt újra, mivel a 14 + 1 = 15.

Melyek a folyamatok belső maghoz kibocsátását eredményezi egy pozitron? A tömegszámú szilícium-30 és foszfor-30 azonosak, úgy, hogy a teljes száma nukleonok hogy mindkét esetben azonos. Másrészt, a atomszáma szilícium-mag 30 eggyel kevesebb, mint a foszfor-30, következésképpen, a 30 mag tartalmaz egy szilikon-egy proton kisebb, mint a mag a foszfor-30. Hogy csökkentse a protonok száma egységnyi megváltoztatása nélkül az összes nukleon, szükséges, hogy egyszerre adjunk hozzá egy neutron. Más szóval, a pozitron bocsát ki, ha egy proton alakítjuk, egy neutron sejtmagon belüli. Ebben az esetben, az atomszáma eggyel csökken, és a tömegszáma változatlan marad. A folyamat közvetlenül szemben, aminél a elektron emisszió, amikor egy neutron alakítjuk egy proton. De ez várható is volt, hiszen a pozitron, mint egy tükör elektron képalkotó és mindent, ami történik velük tükrözi bekövetkezett események egy elektronnal.

Másrészt, a proton, neutron könnyebb, ezért nem meglepő, hogy ez volt a spontán neutron alakul proton, hiszen a spontán átalakulás mindig kíséri súlycsökkenés. De hogyan spontán alakul proton és a neutron bocsát ki pozitron?

Valóban, ez könnyebb proton neutron, ha jön a szabad részecske. Bent a nucleus azonban jött az energia változás, hogy kissé változtatja a tömeg az egyes nukleonok. Előfordul, hogy a tömege a mag csökken, ha egy proton alakul át egy neutron, és néha, ha a neutron helyébe egy proton tömegének változása függ, a szerkezet a sejtmagban. Az első esetben a kibocsátott pozitron, és a második - az elektronok Természetesen vannak magot tartalmaz, amelynek egy adott számú nukleonokból kombinációja protonok és a neutronok, ahol a tömeg minimalizálható. Ezután az átalakulás egy proton vagy neutron neutron egy proton tömege növekszik. Az ilyen magok nem mennek spontán átalakulás, amelyek stabil, hacsak nem nehezebb atommagok bocsátanak ki α-részecskék.

Ismét, hogy a szabad neutronok spontán alakulnak protonok, fordított az átalakulás lehetetlen.