Античастки
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Античастки

Античастки, група елементарних часток, що мають ті ж значення мас і інших фізичних характеристик, що і їх «двійники» — частки, але що відрізняються від них знаком деяких характеристик взаємодій (наприклад, електричного заряду, магнітного моменту). Самі назви «частка» і «античастка» певною мірою умовні: можна було б називати антиелектрон (позитивно заряджений електрон) часткою, а електрон — античасткою. Проте атоми речовини в спостережуваній нами частині Всесвіту містять електрони саме з негативним зарядом, а протони — з позитивним. Тому для відомих до початку 20-х рр. 20 ст елементарних часток — електрона і протона (і пізніше за нейтрон) — було прийнято назву «частка».

загрузка...

  Вивід про існування А. вперше був зроблений в 1930 англійським фізиком П. Дираком . Він вивів рівняння, що описує поведінку електрона при швидкостях, близьких до швидкості світла. Як виявилось, це рівняння володіє важливою властивістю симетрії: описуючи негативно заряджений електрон, воно в той же час з необхідністю приводило до виводу про існування частки з такою ж, як в електрона, масою, але з протилежним знаком заряду — антиелектрона. Згідно теорії Дираку, зіткнення частки і А. повинно приводити до анігіляції, зникненню цієї пари Частка-а., внаслідок чого народжуються дві або більш за інші частки, наприклад фотони (див. Анігіляція і народження пар ).

  В 1932 антиелектрони експериментально виявив американський фізик До. Андерсон. Він фотографував зливи, утворені космічними променями в камері Вільсона (див. Вільсона камера ), поміщеній в магнітне поле. Заряджена частка рухається в магнітному полі по дузі кола, причому частки із зарядами різних знаків відхиляються полем в протилежні сторони. Поряд з добре відомими тоді слідами швидких електронів Андерсон виявив на фотографіях абсолютно такі ж по внеш.(зовнішній) вигляду сліди позитивно заряджених часток тій же маси. Вони були названі позитронами . Експериментальне виявлення позитрона з'явилося блискучим підтвердженням теорії Дираку. З того часу почалися пошуки ін. А.

  В 1936 також в космічних променях була виявлена ще одна пара Частка-а.: позитивні і негативні мюони (m + m - ). У 1947 було встановлено, що мюони космічних променів виникають в результаті розпаду декілька важчих часток — пі-мезонів (p + і p - ).

  В 1955 американські фізики Е. Сегре, О. Чемберлен та інші зареєстрували перші антипротони, отримані при розсіянні протонів дуже високої енергії (прискорених на беватроне Каліфорнійського університету) на нуклонах (протонах і нейтронах) ядер мішені (мішенню служили ядра міді). Фізичним процесом, в результаті якого утворилися антипротони, було народження пари протон-антипротон. Існування антипротонів найяскравіше демонструє їх подальша анігіляція в зіткненнях з протонами мішені. Саме завдяки анігіляції були зареєстровані відкриті декілька пізніше антинейтрони, що не залишають сліду в камері Вільсона через відсутність у них електричного заряду. При анігіляції як антипротона, так і антинейтрона виникає 4—5 p-мезонів, частина яких заряджена і залишає в камері Вільсона характерний слід.(наступний) До теперішнього часу експериментально виявлені і зареєстровані на фотографіях майже всі А.; не спостерігалися лише антиомега-частки [сама омега-частка (W - ) відкрита в 1965] і деякі А., відповідні недавно відкритим резонансним часткам . Проте немає жодних сумнівів в їх існуванні.

  Загальні принципи квантовій теорії поля дозволяють зробити ряд глибоких виводів про властивості часток і А. Прежде всього маса і спин частки повинні збігатися з масою і спином А. (так само, як я їх ізотопічні спини ). Далі, часи життя частки і її А. мають бути однаковими; зокрема, стабільним часткам відповідають стабільні А. Одінаковимі по величині, але протилежними по знаку мають бути не лише електричні заряди частки і А., але і всі інші величини, що характеризують їх електричні (а отже, і магнітні) властивості, наприклад магнітні моменти . Це відноситься і до електрично нейтральних часток, таких, як нейтрон, гіперони лямбда-нуль (L°) і сигма-нуль (S°). Їх А. також електрично нейтральні, але володіють протилежними по знаку магнітними моментами. Протилежний знак мають та інші квантові числа які приписуються часткам для опису закономірностей їх взаємодій: баріонний заряд, лептонний заряд, дивацтво . Лише декілька часток істинно нейтральні: вони не лише не володіють жодними електричними властивостями (їх заряд і магнітний момент дорівнюють нулю), але і все останні квантові числа, що відрізняють частку від А., у них дорівнюють нулю. Тому А. для істинно нейтральних часток збігаються з самими частками. Такі фотон і нейтральні пі- і ці мезони (p° і h°).

  До 1956 вважалося, що є повна симетрія між частками і А. Ето означає, що якщо є який-небудь процес між частками, то повинен існувати такий самий процес і між А. У 1956 виявлено, що така симетрія є лише в сильних взаємодіях (ядерних) і в електромагнітних взаємодіях . В слабких взаємодіях, що обумовлюють розпади часток, було відкрито порушення симетрії Частка-а. Зокрема, геометричні характеристики розпаду часток виявилися відмінними від характеристик розпаду відповідних А.: якщо продукти розпаду частки вилітають переважно в один бік, то продукти розпаду А. — в протилежну (див. мал.(малюнок) в ст. Елементарні частки ).

  З А. в принципі може бути побудоване «антиречовина» таким самим чином, як речовина з часток. Проте можливість анігіляції при зустрічі з частками не дозволяє А. скільки-небудь тривалий час існувати в речовині. А. можуть довго «жити» лише за умови повної відсутності контакту з частками речовини. Свідоцтвом наявності антиречовини де-небудь поблизу від відомої нам частини Всесвіту було б потужне анігіляційне випромінювання, що приходить з області зіткнення речовини і антиречовини. Але доки астрофізиці не відомі дані, які говорили б про існування у Всесвіті областей, заповнених антиречовиною.

  Літ.: Форд До., Світ елементарних часток, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1965; Власов Н. А.. Антиречовина, М., 1966 (бібл. с. 180—184).

  Ст П. Павлов.