www.wikidata.uk-ua.nina.az

Позитрон елементарна частинка античастинка електрона Відноситься до антиматерії Позначається e Як і електрон позитрон є

Позитрон

Позитрон — елементарна частинка, античастинка електрона. Відноситься до антиматерії. Позначається e+. Як і електрон, позитрон є лептоном і ферміоном, і бере участь у електромагнітній, слабкій і гравітаційній взаємодіях. Має однакові з електроном характеристики, за винятком того, що електричний заряд позитрона додатній а лептонний заряд дорівнює -1.

позитрон

Перша світлина позитрона, який вдалося наочно зафіксувати
Склад: елементарна частинка
Родина: ферміон
Група: лептон
Покоління: перше
взаємодії: електромагнітна, гравітаційна, слабка
Античастинка: електрон
Передбачена: Поль Дірак 1928
Відкрита: Карл Андерсон 1932
Символ: e+, β+
Маса: 0.510998910(13) МеВ
Час життя: стабільний
Електричний заряд: 1
Спін: 1/2

Позитрон може утворитися при β+ розпаді ядра, при якому один із протонів перетворюється на нейтрон. Високоенергетичний гамма-квант може породити електрон-позитронну пару у сильному електромагнітному полі.

При зіткненні позитрона і електрона вони анігілюють, породжуючи два або більше гамма-квантів.

Історія Редагувати

Вже через рік після відкриття у 1897 році Томсоном електрону, Артур Шустер з міркувань симетрії припустив, що можуть існувати і аналогічні частинки з позитивним зарядом (антиелектрони), що утворюють антиатоми і, можливо, цілі планети з антиматерії, проте наступні 30 років не було ніяких даних про те, що такі частинки реально існують.

Теоретичні вказівки на існування позитрона з'явилися у 1928 році, коли Поль Дірак вивів рівняння руху електрона, що пізніше було названо на його честь, і показав, що воно має чотири рівноправні розв'язки, два з яких відповідали електрону, що має спін +½ і -½, а два інших — аналогічним станам, але з від'ємною енергією. Це бентежило теоретиків, оскільки можна показати, що якщо можливі стани з від'ємною енергією, то електрони будуть переходити на них (так само, як вони переходять на нижчі орбіталі у атомах). Спочатку висувалися припущення, що ці два рішення описують протон, проте для пояснення цього парадоксу у 1930 році Дірак припустив, що існує безліч електронів, що заповнюють усі можливі енергетичні стани з від'ємною енергією (море Дірака[en]), тому, через принцип Паулі, перехід інших електронів у такі стани є неможливим. Єдиний спосіб спостерігати такі електрони — це надати одному з них додаткову енергію, наприклад, через фотон. Тоді такий електрон стане поводити себе як звичайний електрон з додатною енергією, а на його місці утвориться «дірка» — незаповнена вакансія. При зіткненні електрона з діркою вони обидва зникають, випускаючи фотон. У 1931 році Дірак показав, що така вакансія буде поводити себе як частинка, рівна електрону за масою, але протилежна за зарядом, і використав для неї термін «антиелектрон». Модель Дірака сприймалася скептично, проте у 1932 році Карл Девід Андерсон експериментально відкрив позитрон у космічних променях. Цікаво, що, ймовірно, позитрони спостерігав радянський фізик Дмитро Скобєльцин ще у 1928 році, проте ідентифікував їх як електрони, що рухались від землі вгору (трек позитрона у камері Вільсона, є аналогічним треку електрона, що рухається в протилежну сторону). Андерсон у своїх експериментах зміг показати, як саме рухалися частинки, розмістивши посередині камери металеву пластинку. Електрони і позитрони, проходячи через неї, зменшували швидкість, тому можна було легко побачити, в яку сторону вони рухалися. Андерсон був нагороджений за своє відкриття Нобелівською премією з фізики у 1936 році. При цьому Андерсон не був знайомий з теорією Дірака, тому не одразу зрозумів, що описана ним частинка є антиелектроном (тому і запропонував для неї назву «позитрон», що не відсилає напряму до електрона). Цей погляд став більш поширеним лише після опублікованих у 1933 році експериментів Блеккета і Оккіліані[en], у яких вони змогли зробити фотографії V-подібних треків електрона і позитрона, що виходили з однієї точки.

Подальший розвиток квантової механіки у 1930-х роках показав, що «море Дірака» не є необхідним для існування позитронів, і передбачення, що дає ця модель, не відповідають реальності (наприклад, при анігіляції електрона і позитрона утворюються принаймні два фотона), тому позитрон почав сприйматись як самостійна реальна частинка.

У 1933 році Ірен та Фредерік Жоліо-Кюрі відкрили β+-розпад. Опромінюючи алюміній альфа-частинками вони створили штучний ізотоп фосфор-30, з періодом напіврозпаду 3,5 хвилини, що, розпадаючись, випромінював позитрони. У 1935 році вони отримали Нобелівську премію з хімії за свої відкриття.

У 1934 році Андрія Мохоровичич теоретично припустив існування зв'язаного стану електрона і позитрона — позитронію, а у 1951 Мартін Дойч[en] відкрив його експериментально.

У 1939 році випромінюючі позитрони ізотопи були використані для дослідження рослин, а у 1945 році — людей. У 1948 році з'явився принциповий теоретичний опис позитрон-емісійної томографії, а у 1962 вона була вперше використана для дослідження пухлин мозку.

Джерела Редагувати

Природні Редагувати

Частка позитронів у космічних променях змінюється від 5 % (для енергій до 1 ГеВ) до 30 % (для енергій понад 500 ГеВ). Загалом, потік позитронів з космосу досягає 62 частинки/(м²·ср·с).

Практично єдиним природним ізотопом, що випромінює позитрони, є калій-40. Його частка у природному калію становить 0,012 %, і в одному випадку з 10000 він розпадається з утворенням позитрону. Таким чином, продукти і мінерали з підвищеним вмістом калію є слабкими джерелами позитронів — наприклад, у банані утворюється один позитрон кожні 75 хвилин.

Окрім калію, існує ще кілька природних ізотопів, що, можливо, розпадаються з утворенням позитронів — хром-50, молібден-92, рутеній-96, кадмій-106, барій-130 і меркурій-196 проте їх час життя є дуже великим (квінтильйони років і більше), тому точні дані про їх канали і продукти розпаду наразі невідомі.

Згідно деяких досліджень, нестабільний ізотоп азоту N-13, що розпадається з утворенням позитронів, може утворюватись блискавками під час грози.

Штучні Редагувати

Існує велика кількість ізотопів, що утворюють позитрон при розпаді, і, хоча більшість цих ізотопів не зустрічаються в природі, вони можуть бути отримані штучно. Найвживанішими є ізотопи C-11, N-13, O-15 і F-18, а загалом знаходять використання більше 30 позитрон-випромінюючих ізотопів.

Через малу інтенсивність і складності зі збиранням у пучки, для прискорювачів більш зручними є інші способи отримання позитронів — генерування їх фотонами у сильних електромагнітних полях. Вони працюють завдяки тому, що у сильному електромагнітному полі високоенергетичний фотон може розпастися на електрон-позитронну пару (чого він не може зробити у вільному стані). Існує кілька способів зробити так, щоб високоенергетичний фотон утворився в сильному полі:

Використання Редагувати

Наймасовіше позитрони використовуються для позитрон-емісійної томографії. Принцип її дії полягає в тому, що у організм пацієнта вводять радіонуклід, що утворює позитрони при розпаді. Ті, в свою чергу, анігілюють з електронами, присутніми в навколишній матерії, і випромінюють гамма-кванти. Завдяки тому, що позитрони мають низьку початкову енергію, вони породжують завжди два кванта з сталою енергією (511 КеВ), що розлітаються в протилежних напрямках, тому, фіксуючи обидва кванти, можна дуже точно визначити місце їх виникнення.

Див. також Редагувати

Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Позитрон

Примітки Редагувати

  1. physicists make the most of antimatter [ 28 січня 2019 у Wayback Machine.](англ.)
  2. ↑ Dirac's Prediction of the Positron: A Case Study for the Current Realism Debate [ 30 березня 2019 у Wayback Machine.](англ.)
  3. Этюд об античастицах: Антиматерия, антивещество… Что это такое? [ 30 березня 2019 у Wayback Machine.](рос.)
  4. August 1932: Discovery of the Positron [ 28 січня 2019 у Wayback Machine.](англ.)
  5. THEORY VS. EXPERIMENT: THE CASE OF THE POSITRON [ 28 січня 2019 у Wayback Machine.](англ.)
  6. . Архів оригіналу за 19 червня 2018. Процитовано 27 січня 2019. 
  7. History [ 30 січня 2019 у Wayback Machine.](англ.)
  8. ↑ . Архів оригіналу за 31 жовтня 2017. Процитовано 27 січня 2019. 
  9. Electrons and Positrons in Cosmic Rays [ 6 січня 2022 у Wayback Machine.](англ.)
  10. Why does positron emission occur only in artificially produced isotopes? [ 11 січня 2016 у Wayback Machine.](англ.)
  11. Positron Emission in the Decay of K40 [ 15 грудня 2019 у Wayback Machine.](англ.)
  12. Antimatter from bananas [ 23 січня 2019 у Wayback Machine.](англ.)
  13. CRC Handbook of Chemistry and Physics [ 29 жовтня 2018 у Wayback Machine.](англ.)
  14. . Архів оригіналу за 14 травня 2019. Процитовано 26 січня 2019. 
  15. Positron-emitting isotopes produced on biomedical cyclotrons [ 26 січня 2019 у Wayback Machine.](англ.)
  16. Medically-Useful Positron Emitters [ 13 квітня 2010 у Wayback Machine.](англ.)
  17. ИСТОЧНИКИ ПОЗИТРОНОВ [ 11 липня 2019 у Wayback Machine.](рос.)
  18. Источники пучков заряженных частиц [ 12 липня 2019 у Wayback Machine.](рос.)

Посилання Редагувати

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Pozitron elementarna chastinka antichastinka elektrona Vidnositsya do antimateriyi Poznachayetsya e Yak i elektron pozitron ye leptonom i fermionom i bere uchast u elektromagnitnij slabkij i gravitacijnij vzayemodiyah Maye odnakovi z elektronom harakteristiki za vinyatkom togo sho elektrichnij zaryad pozitrona dodatnij a leptonnij zaryad dorivnyuye 1 pozitronPersha svitlina pozitrona yakij vdalosya naochno zafiksuvatiSklad elementarna chastinkaRodina fermionGrupa leptonPokolinnya pershevzayemodiyi elektromagnitna gravitacijna slabkaAntichastinka elektronPeredbachena Pol Dirak 1928Vidkrita Karl Anderson 1932Simvol e b Masa 0 510998910 13 MeVChas zhittya stabilnijElektrichnij zaryad 1Spin 1 2Pozitron mozhe utvoritisya pri b rozpadi yadra pri yakomu odin iz protoniv peretvoryuyetsya na nejtron Visokoenergetichnij gamma kvant mozhe poroditi elektron pozitronnu paru u silnomu elektromagnitnomu poli Pri zitknenni pozitrona i elektrona voni anigilyuyut porodzhuyuchi dva abo bilshe gamma kvantiv Zmist 1 Istoriya 2 Dzherela 2 1 Prirodni 2 2 Shtuchni 3 Vikoristannya 4 Div takozh 5 Primitki 6 PosilannyaIstoriya RedaguvatiVzhe cherez rik pislya vidkrittya u 1897 roci Tomsonom elektronu Artur Shuster z mirkuvan simetriyi pripustiv sho mozhut isnuvati i analogichni chastinki z pozitivnim zaryadom antielektroni sho utvoryuyut antiatomi i mozhlivo cili planeti z antimateriyi 1 prote nastupni 30 rokiv ne bulo niyakih danih pro te sho taki chastinki realno isnuyut Teoretichni vkazivki na isnuvannya pozitrona z yavilisya u 1928 roci koli Pol Dirak viviv rivnyannya ruhu elektrona sho piznishe bulo nazvano na jogo chest i pokazav sho vono maye chotiri rivnopravni rozv yazki dva z yakih vidpovidali elektronu sho maye spin i a dva inshih analogichnim stanam ale z vid yemnoyu energiyeyu Ce bentezhilo teoretikiv oskilki mozhna pokazati sho yaksho mozhlivi stani z vid yemnoyu energiyeyu to elektroni budut perehoditi na nih tak samo yak voni perehodyat na nizhchi orbitali u atomah Spochatku visuvalisya pripushennya sho ci dva rishennya opisuyut proton prote dlya poyasnennya cogo paradoksu u 1930 roci Dirak pripustiv sho isnuye bezlich elektroniv sho zapovnyuyut usi mozhlivi energetichni stani z vid yemnoyu energiyeyu more Diraka en tomu cherez princip Pauli perehid inshih elektroniv u taki stani ye nemozhlivim Yedinij sposib sposterigati taki elektroni ce nadati odnomu z nih dodatkovu energiyu napriklad cherez foton Todi takij elektron stane povoditi sebe yak zvichajnij elektron z dodatnoyu energiyeyu a na jogo misci utvoritsya dirka nezapovnena vakansiya Pri zitknenni elektrona z dirkoyu voni obidva znikayut vipuskayuchi foton U 1931 roci Dirak pokazav sho taka vakansiya bude povoditi sebe yak chastinka rivna elektronu za masoyu ale protilezhna za zaryadom i vikoristav dlya neyi termin antielektron 2 Model Diraka sprijmalasya skeptichno prote u 1932 roci Karl Devid Anderson eksperimentalno vidkriv pozitron u kosmichnih promenyah Cikavo sho jmovirno pozitroni sposterigav radyanskij fizik Dmitro Skobyelcin she u 1928 roci prote identifikuvav yih yak elektroni sho ruhalis vid zemli vgoru trek pozitrona u kameri Vilsona ye analogichnim treku elektrona sho ruhayetsya v protilezhnu storonu 3 Anderson u svoyih eksperimentah zmig pokazati yak same ruhalisya chastinki rozmistivshi poseredini kameri metalevu plastinku Elektroni i pozitroni prohodyachi cherez neyi zmenshuvali shvidkist tomu mozhna bulo legko pobachiti v yaku storonu voni ruhalisya Anderson buv nagorodzhenij za svoye vidkrittya Nobelivskoyu premiyeyu z fiziki u 1936 roci 4 Pri comu Anderson ne buv znajomij z teoriyeyu Diraka tomu ne odrazu zrozumiv sho opisana nim chastinka ye antielektronom tomu i zaproponuvav dlya neyi nazvu pozitron sho ne vidsilaye napryamu do elektrona Cej poglyad stav bilsh poshirenim lishe pislya opublikovanih u 1933 roci eksperimentiv Blekketa i Okkiliani en u yakih voni zmogli zrobiti fotografiyi V podibnih trekiv elektrona i pozitrona sho vihodili z odniyeyi tochki 5 Podalshij rozvitok kvantovoyi mehaniki u 1930 h rokah pokazav sho more Diraka ne ye neobhidnim dlya isnuvannya pozitroniv i peredbachennya sho daye cya model ne vidpovidayut realnosti napriklad pri anigilyaciyi elektrona i pozitrona utvoryuyutsya prinajmni dva fotona tomu pozitron pochav sprijmatis yak samostijna realna chastinka 2 U 1933 roci Iren ta Frederik Zholio Kyuri vidkrili b rozpad Oprominyuyuchi alyuminij alfa chastinkami voni stvorili shtuchnij izotop fosfor 30 z periodom napivrozpadu 3 5 hvilini sho rozpadayuchis viprominyuvav pozitroni 6 U 1935 roci voni otrimali Nobelivsku premiyu z himiyi za svoyi vidkrittya U 1934 roci Andriya Mohorovichich teoretichno pripustiv isnuvannya zv yazanogo stanu elektrona i pozitrona pozitroniyu a u 1951 Martin Dojch en vidkriv jogo eksperimentalno 7 U 1939 roci viprominyuyuchi pozitroni izotopi buli vikoristani dlya doslidzhennya roslin a u 1945 roci lyudej U 1948 roci z yavivsya principovij teoretichnij opis pozitron emisijnoyi tomografiyi a u 1962 vona bula vpershe vikoristana dlya doslidzhennya puhlin mozku 8 Dzherela RedaguvatiPrirodni Redaguvati Chastka pozitroniv u kosmichnih promenyah zminyuyetsya vid 5 dlya energij do 1 GeV do 30 dlya energij ponad 500 GeV Zagalom potik pozitroniv z kosmosu dosyagaye 62 chastinki m sr s 9 Praktichno yedinim prirodnim izotopom sho viprominyuye pozitroni ye kalij 40 10 Jogo chastka u prirodnomu kaliyu stanovit 0 012 i v odnomu vipadku z 10000 vin rozpadayetsya z utvorennyam pozitronu 11 Takim chinom produkti i minerali z pidvishenim vmistom kaliyu ye slabkimi dzherelami pozitroniv napriklad u banani utvoryuyetsya odin pozitron kozhni 75 hvilin 12 Okrim kaliyu isnuye she kilka prirodnih izotopiv sho mozhlivo rozpadayutsya z utvorennyam pozitroniv hrom 50 molibden 92 rutenij 96 kadmij 106 barij 130 i merkurij 196 prote yih chas zhittya ye duzhe velikim kvintiljoni rokiv i bilshe tomu tochni dani pro yih kanali i produkti rozpadu narazi nevidomi 13 Zgidno deyakih doslidzhen nestabilnij izotop azotu N 13 sho rozpadayetsya z utvorennyam pozitroniv mozhe utvoryuvatis bliskavkami pid chas grozi 14 Shtuchni Redaguvati Isnuye velika kilkist izotopiv sho utvoryuyut pozitron pri rozpadi i hocha bilshist cih izotopiv ne zustrichayutsya v prirodi voni mozhut buti otrimani shtuchno Najvzhivanishimi ye izotopi C 11 N 13 O 15 i F 18 15 a zagalom znahodyat vikoristannya bilshe 30 pozitron viprominyuyuchih izotopiv 16 Cherez malu intensivnist i skladnosti zi zbirannyam u puchki dlya priskoryuvachiv bilsh zruchnimi ye inshi sposobi otrimannya pozitroniv generuvannya yih fotonami u silnih elektromagnitnih polyah Voni pracyuyut zavdyaki tomu sho u silnomu elektromagnitnomu poli visokoenergetichnij foton mozhe rozpastisya na elektron pozitronnu paru chogo vin ne mozhe zrobiti u vilnomu stani Isnuye kilka sposobiv zrobiti tak shob visokoenergetichnij foton utvorivsya v silnomu poli 17 18 Galmivne viprominyuvannya pri rusi elektrona u poli yadra dlya cogo vikoristovuyutsya misheni z vazhkih metaliv takih yak tantal volfram i renij Sinhrotronne viprominyuvannya elektroniv u spiralnomu ondulyatori Zvorotne komptonivske rozsiyuvannya ultrafioletovih fotoniv na puchci ultra relyativistskih elektroniv Vikoristannya RedaguvatiNajmasovishe pozitroni vikoristovuyutsya dlya pozitron emisijnoyi tomografiyi Princip yiyi diyi polyagaye v tomu sho u organizm paciyenta vvodyat radionuklid sho utvoryuye pozitroni pri rozpadi Ti v svoyu chergu anigilyuyut z elektronami prisutnimi v navkolishnij materiyi i viprominyuyut gamma kvanti Zavdyaki tomu sho pozitroni mayut nizku pochatkovu energiyu voni porodzhuyut zavzhdi dva kvanta z staloyu energiyeyu 511 KeV sho rozlitayutsya v protilezhnih napryamkah tomu fiksuyuchi obidva kvanti mozhna duzhe tochno viznachiti misce yih viniknennya 8 Div takozh RedaguvatiVikishovishe maye multimedijni dani za temoyu PozitronPozitronij Elektron Efekt Sokolova TernovaPrimitki Redaguvati physicists make the most of antimatter Arhivovano 28 sichnya 2019 u Wayback Machine angl a b Dirac s Prediction of the Positron A Case Study for the Current Realism Debate Arhivovano 30 bereznya 2019 u Wayback Machine angl Etyud ob antichasticah Antimateriya antiveshestvo Chto eto takoe Arhivovano 30 bereznya 2019 u Wayback Machine ros August 1932 Discovery of the Positron Arhivovano 28 sichnya 2019 u Wayback Machine angl THEORY VS EXPERIMENT THE CASE OF THE POSITRON Arhivovano 28 sichnya 2019 u Wayback Machine angl Artificial Radioactive Isotopes Arhiv originalu za 19 chervnya 2018 Procitovano 27 sichnya 2019 History Arhivovano 30 sichnya 2019 u Wayback Machine angl a b A Brief History of Positron Emission Tomography Arhiv originalu za 31 zhovtnya 2017 Procitovano 27 sichnya 2019 Electrons and Positrons in Cosmic Rays Arhivovano 6 sichnya 2022 u Wayback Machine angl Why does positron emission occur only in artificially produced isotopes Arhivovano 11 sichnya 2016 u Wayback Machine angl Positron Emission in the Decay of K40 Arhivovano 15 grudnya 2019 u Wayback Machine angl Antimatter from bananas Arhivovano 23 sichnya 2019 u Wayback Machine angl CRC Handbook of Chemistry and Physics Arhivovano 29 zhovtnya 2018 u Wayback Machine angl Photonuclear reactions triggered by lightning discharge Arhiv originalu za 14 travnya 2019 Procitovano 26 sichnya 2019 Positron emitting isotopes produced on biomedical cyclotrons Arhivovano 26 sichnya 2019 u Wayback Machine angl Medically Useful Positron Emitters Arhivovano 13 kvitnya 2010 u Wayback Machine angl ISTOChNIKI POZITRONOV Arhivovano 11 lipnya 2019 u Wayback Machine ros Istochniki puchkov zaryazhennyh chastic Arhivovano 12 lipnya 2019 u Wayback Machine ros Posilannya RedaguvatiSho take pozitron from the Frequently Asked Questions Center for Antimatter Matter Studies angl Website about positrons and antimatter Positron information search at SLAC Positron Annihilation as a method of experimental physics used in materials research Arhivovano 3 bereznya 2022 u Wayback Machine New production method to produce large quantities of positrons Website about antimatter positrons positronium and antihydrogen Positron Laboratory Como Italy Arhivovano 11 sichnya 2013 u Archive is Website of the AEgIS Antimatter Experiment Gravity Interferometry Spectroscopy CERN Arhivovano 11 serpnya 2011 u Wayback Machine Synopsis Tabletop Particle Accelerator Arhivovano 2 grudnya 2013 u Wayback Machine new tabletop method for generating electron positron streams Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Pozitron amp oldid 40430325