Positron

Positron là phản hạt của electron với khối lượng và spin bằng khối lượng và spin của electron, nhưng có điện tích trái dấu với electron. Positron là phản hạt đầu tiên được phát hiện trong thế giới các hạt vi mô. Trong chân không, positron tồn tại rất lâu với thời gian sống cỡ 4,3×1023 năm, tuy nhiên trong môi trường, nó lại có thời gian sống khá ngắn do bị hủy cặp gần như tức thời với electron của môi trường. Năm 1928, Paul Dirac công bố bài báo cho rằng các electron có thể có cả năng lượng dương và âm. Bài báo này giới thiệu phương trình Dirac một sự thống nhất của cơ học lượng tử, thuyết tương đối hẹp, và sau đó là khái niệm mới về Spin electron để giái thích hiệu ứng Zeeman. Paul Dirac là người đầu tiên đoán nhận về sự tồn tại của positron trên lý thuyết và rút ra được các tính chất của nó từ việc lý giải nghiệm âm của phương trình năng lượng. Vào năm 1932, Carl David Anderson đã phát hiện ra positron trong các tia vũ trụ với các tính chất hoàn toàn phù hợp với các tiên đoán của Dirac. Với phát hiện này ông đã nhận được giải Nobel vật lý năm 1936. Anderson đã không dùng thuật ngữ positron, nhưng cho phép sử dụng nó như đề nghị của người biên tập tạp chí Physical Review mà ông gởi bài công bố phát hiện này năm 1932. Positron là dấu hiện phản vật chất đầu tiên và được phát hiện khi Anderson cho các tia bức xạ vũ trụ đi qua buồng mây và đĩa chì. Một nam châm bao quanh bộ dụng cụ này, làm cho các hạt bị uốn cong theo nhiều hướng khác nhau tùy theo điện tích của chúng. Các tia ion bên trái theo mỗi positron để lại trên tấm ảnh với độ cong phù hợp với tỉ lệ khối lượng-điện tích của electron, nhưng khác hướng cho thấy rằng nó tích điện dương. Anderson đã viết rằng positron có thể được phát hiện sớm hơn dựa trên công trình của Chung-Yao Chao chỉ khi nó được theo đuổi đến cùng. Frédéric và Irène Joliot-Curie ở Paris đưa ra chứng cứ về positron trên các tấm ảnh cũ khi các kết quả của Anderson được công bố, nhưng họ nhầm lẫn chúng là proton. Positron cũng đã được phát hiện cùng lúc bởi Patrick Blackett và Giuseppe Occhialini ở Phòng thí nghiệm Cavendish Laboratory năm 1932. Blackett và Occhialini đã hoãn công bố để tìm kiếm những dấu hiệu chắc chắn hơn, do đó Anderson trở thành người công bố phát hiện này đầu tiên. Có thể coi positron có 3 tương tác chính: Tán xạ với hạt mang điện nói chung Tạo muon μ Hủy cặp với electrron để tạo ra cặp lượng tử gamma bay ngược chiều nhau ^ P. A. M. Dirac. “The quantum theory of the electron” (PDF). ^ Anderson, Carl D. (1933). “The Positive Electron”. Physical Review. 43 (6): 491–494. Bibcode:1933PhRv...43..491A. doi:10.1103/PhysRev.43.491. ^ “The Nobel Prize in Physics 1936”. Truy cập ngày 21 tháng 1 năm 2010. ^ a b GILMER, PENNY J. (ngày 19 tháng 7 năm 2011). “IRÈNE JOLIOT-CURIE, A NOBEL LAUREATE IN ARTIFICIAL RADIOACTIVITY” (PDF). tr. 8. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 19 tháng 5 năm 2014. Truy cập ngày 13 tháng 7 năm 2013. ^ Merhra, J.; Rechenberg, H. (2000). The Historical Development of Quantum Theory, Volume 6: The Completion of Quantum Mechanics 1926–1941. Springer. tr. 804. ISBN 978-0-387-95175-1. ^ “Atop the Physics Wave: Rutherford Back in Cambridge, 1919–1937”. Rutherford's Nuclear World. American Institute of Physics. 2011–2014. Bản gốc lưu trữ ngày 21 tháng 10 năm 2014. Truy cập ngày 19 tháng 8 năm 2014.