Элементарные частицы. Фундаментальные взаимодействия

Античастицы

3. Важную роль в развитии теории элементарных частиц играет принцип симметрии. С каждым типом симметрии в физике связан определённый закон сохранения.

Соображения симметрии приводят к выводу о том, что у каждой элементарной частицы существует «двойник» — античастица, которая отличается от частицы только знаком некоторых характеристик взаимодействий (например, электрического заряда). У некоторых частиц, в частности у фотона, античастица совпадает с самой частицей. Такие частицы называют истинно нейтральными. При столкновении частицы со своей античастицей происходит их аннигиляция. Например, при аннигиляции электрона и позитрона они превращаются в два, три или несколько у-квантов. Реакция может иметь, например, следующий вид:

e⁺ + е^- → 2γ.

Впервые гипотезу о существовании «двойника» электрона — частицы, имеющей массу электрона, но положительный заряд, высказал английский физик Поль Адриен Морис Дирак (1902—1984) в 1928 г., и уже в 1932 г. эта частица, названная позитроном, была экспериментально обнаружена в космическом излучении.

Наряду с аннигиляцией при достаточно большой энергии γ-кванта возможен и обратный процесс — рождение пары частица—античастица:

γ → e⁺ + е^-.

На рисунке 159 показаны треки электрона и позитрона в камере Вильсона, помещённой в магнитное поле. Пара рождается в свинцовой пластинке, которая облучается γ-квантами.

Вопросы для самопроверки

1. Каково главное свойство элементарных частиц? Приведите примеры элементарных частиц.

2. Какие взаимодействия относятся к числу фундаментальных взаимодействий? Назовите особенности каждого взаимодействия.

3. В чём заключается явление аннигиляции частицы и античастицы?

4. В чём отличие позитрона от электрона?

Упражнение 38

Заполните таблицу 32, систематизирующую сведения о вкладе отечественных учёных в развитие квантовой физики, используя интернет-ресурсы и другие источники информации.

Таблица 32

<<< К началу