Pozyton

Pozyton
ilustracja
Klasyfikacja

lepton, fermion

Symbol

e+

Ładunek

+e 1,60217653(14) × 10-19 C

Masa

5,485 799 09(27) × 10–4 u
9,10938 × 10-31kg
0,510 998 918(44) MeV/c²

Czas życia T1/2

trwała

Spin

1/2

Pozyton, antyelektron (nazywany też pozytronem wskutek kalkowania ang. nazwy positron) – elementarna cząstka antymaterii oznaczana symbolem e+, będąca antycząstką elektronu. Należy do grupy leptonów[1].

Jej ładunek elektryczny jest równy +1 (jednostce ładunku elementarnego), masa jest równa masie elektronu. Spin pozytonu jest połówkowy.

Cechą charakterystyczną jest fakt, że po spotkaniu elektronu z pozytonem najczęściej, bo z prawdopodobieństwem 99,8%, dochodzi do anihilacji na dwa kwanty gamma. Fotony anihilacyjne emitowane są wówczas (w układzie środka masy) w dokładnie przeciwnych kierunkach. Muszą być spełnione zasady zachowania ładunku, pędu jak i energii, stąd też energia każdego z kwantów przy anihilacji dwufotonowej jest równa 511 keV. Obserwowane są również inne kanały anihilacji, wśród których można wymienić anihilację 3-fotonową (3QA), jednak są one znacznie mniej prawdopodobne – na przykład przekrój czynny na anihilację dwufotonową jest 371 razy większy od przekroju na anihilację trójfotonową.

Źródła i zastosowanie pozytonów

Antyelektrony powstają przede wszystkim przy promieniowaniu beta plus. W rozpadzie tym proton w jądrze atomowym ulega przemianie na neutron, pozyton oraz neutrino, np.

Spośród ok. 200 istniejących w przyrodzie takich izotopów tylko część używana jest do badań. Kryterium jest tu maksymalna energia emitowanego pozytonu oraz czas połowicznego rozpadu izotopu. W badaniach materiałowych szczególnie chętnie wykorzystuje się izotop 22Na lub 68Ge.

Pozytony stosuje się w badaniach materiałowych, przede wszystkim do znajdowania defektów struktury krystalicznej, w medycynie do obrazowania w pozytonowej tomografii emisyjnej.

Historia odkrycia

Istnienie pozytonu zostało przewidziane teoretycznie w roku 1928 przez Paula Diraca. Po raz pierwszy zaobserwowany został w komorze mgłowej cztery lata później w roku 1932 przez Carla Andersona. Dirac interpretował pozyton jako dziurę w tzw. morzu Diraca[2], z kolei Richard Feynman rozważał go jako cząstkę poruszającą się do tyłu w czasie. Po odkryciu pozytonu m.in. małżonkowie Joliot-Curie zaobserwowali tworzenie się pozytonium, czyli stanu związanego e+e-.

Przypisy

  1. pozyton, [w:] Encyklopedia PWN [online] [dostęp 2022-09-15].
  2. George Gamow: Biografia fizyki. Barbara Wojtowicz-Natanson (tłum). Warszawa: Wiedza Powszechna, 1967, s. 272–276. OCLC 878933859.

Bibliografia

  • Jerzy Dryzek, Wstęp do spektroskopii anihilacji pozytonów w ciele stałym, Kraków: Wydaw. Uniwersytetu Jagiellońskiego, 1997, ISBN 83-233-1064-5, OCLC 749327725.

Media użyte na tej stronie

PositronDiscovery.jpg
Cloud chamber photograph of the first positron ever observed. The thick horizontal line is a lead plate. The positron entered the cloud chamber in the lower left, was slowed down by the lead plane, and curved to the upper left. The curvature of the path is caused by an applied magnetic field that acts perpendicular to the image plane. The higher energy of the entering positron resulted in lower curvature of its path.
Original caption: A 63 million volt positron (Hρ = 2.1×105 gauss-cm) passing through a 6 mm lead plate and emerging as a 23 million volt positron (Hρ = 7.5×104 gauss-cm). The length of this latter path is at least ten times greater than the possible length of a proton path of this curvature.
Particles and antiparticles.svg
Autor: Anynobody, Licencja: CC BY-SA 3.0
Particles on the left from top to bottom; electron, proton, neutron; Antiparticles on the right top to bottom; positron, antiproton, antineutron