Der Positron oder das Antielektron sind das Antiteilchen oder die Antimaterie-Kopie des Elektrons. Der Positron hat eine elektrische Anklage von +1e, eine Drehung ½, und hat dieselbe Masse wie ein Elektron. Wenn ein Positron der niedrigen Energie mit einem Elektron der niedrigen Energie kollidiert, kommt Vernichtung vor, auf die Produktion von zwei oder mehr Gammastrahl-Fotonen hinauslaufend (sieh Elektronpositron-Vernichtung).

Positrone können durch die Positron-Emission radioaktiver Zerfall (durch schwache Wechselwirkungen), oder durch die Paar-Produktion von einem genug energischen Foton erzeugt werden.

Geschichte

Theoretisch ahnen zu lassen, und Vorhersage

1928 hat Paul Dirac eine Zeitung veröffentlicht, die vorschlägt, dass Elektronen sowohl eine positive Anklage als auch negative Energie haben können. Dieses Papier hat die Gleichung von Dirac, eine Vereinigung der Quant-Mechanik, speziellen Relativität und des dann neuen Konzepts der Elektrondrehung eingeführt, um die Wirkung von Zeeman zu erklären. Das Papier hat keine neue Partikel ausführlich vorausgesagt, aber hat wirklich berücksichtigt, dass Elektronen entweder positive oder negative Energie als Lösungen gehabt haben. Die Lösung der positiven Energie hat experimentelle Ergebnisse erklärt, aber Dirac wurde durch die ebenso gültige Lösung der negativen Energie verwirrt, die das mathematische Modell erlaubt hat. Quant-Mechanik hat der negativen Energielösung nicht erlaubt, einfach ignoriert zu werden, wie klassische Mechanik häufig in solchen Gleichungen getan hat; die Doppellösung hat die Möglichkeit eines Elektrons einbezogen, das spontan zwischen positiven und negativen Energiestaaten springt. Jedoch war kein solcher Übergang noch experimentell beobachtet worden. Er hat sich auf die Themen bezogen, die durch diesen Konflikt zwischen Theorie und Beobachtung als "Schwierigkeiten" aufgebracht sind, die "ungelöst" waren.

Dirac hat eine Anschlußzeitung im Dezember 1929 geschrieben, die versucht hat, die unvermeidliche Lösung der negativen Energie für das relativistische Elektron zu erklären. Er hat behauptet, dass "... sich ein Elektron mit der negativen Energie in einem äußerlichen [elektromagnetischen] Feld bewegt, als ob es eine positive Anklage trägt." Er hat weiter behauptet, dass der ganze Raum als ein "Meer" von negativen Energiestaaten betrachtet werden konnte, die gefüllt wurden, um Elektronen zu verhindern, die zwischen positiven Energiestaaten (negative elektrische Anklage) und negative Energiestaaten (positive Anklage) springen. Das Papier hat auch die Möglichkeit des Protons erforscht, das eine Insel in diesem Meer ist, und dass es wirklich ein Elektron der negativen Energie sein könnte. Dirac hat zugegeben, dass das Proton, das eine viel größere Masse hat als das Elektron, ein Problem war, aber "Hoffnung" ausgedrückt hat, dass eine zukünftige Theorie das Problem auflösen würde.

Robert Oppenheimer hat stark gegen das Proton gestritten, das die Elektronlösung der negativen Energie der Gleichung von Dirac ist. Er hat behauptet, dass, wenn es war, sich das Wasserstoffatom schnell selbst zerstören würde. Überzeugt durch das Argument von Oppenheimer hat Dirac eine Zeitung 1931 veröffentlicht, die die Existenz einer bis jetzt unbemerkten Partikel vorausgesagt hat, dass er ein "Antielektron" genannt hat, das dieselbe Masse wie ein Elektron haben würde und das auf den Kontakt mit einem Elektron gegenseitig vernichten würde.

Experimentelle Hinweise und Entdeckung

Dmitri Skobeltsyn hat zuerst den Positron 1929 beobachtet. Während er einen Wolkenraum von Wilson verwendet hat, um zu versuchen, Gammastrahlung in kosmischen Strahlen zu entdecken, hat Skobeltsyn Partikeln entdeckt, die wie Elektronen gehandelt haben, aber sich in der entgegengesetzten Richtung in einem angewandten magnetischen Feld gebogen haben.

Ebenfalls 1929 hat Chung-Yao Chao, ein Student im Aufbaustudium an Caltech, einige anomale Ergebnisse bemerkt, die Partikeln angezeigt haben, die sich wie Elektronen benehmen, aber mit einer positiven Anklage, obwohl die Ergebnisse nicht überzeugend waren und wurde das Phänomen nicht verfolgt.

Carl D. Anderson hat den Positron am 2. August 1932 entdeckt, für den er den Nobelpreis für die Physik 1936 gewonnen hat. Anderson hat auch den Begriff Positron ins Leben gerufen. Der Positron war die ersten Beweise der Antimaterie und wurde entdeckt, als Anderson kosmischen Strahlen erlaubt hat, einen Wolkenraum und einen Leitungsteller durchzuführen. Ein Magnet hat diesen Apparat umgeben, Partikeln veranlassend, sich in verschiedenen auf ihrer elektrischen Anklage gestützten Richtungen zu biegen. Die durch jeden Positron verlassene Ion-Spur ist auf dem fotografischen Teller mit einer Krümmung erschienen, die das Verhältnis der Masse zur Anklage eines Elektrons, aber in einer Richtung vergleicht, die gezeigt hat, dass seine Anklage positiv war.

Anderson hat im Rückblick geschrieben, dass der Positron früher gestützt auf der Arbeit von Chung-Yao Chao entdeckt worden sein könnte, wenn nur ihm gefolgt worden war. Die Joliot-Curie in Paris hatten Beweise von Positronen in alten Fotographien, als die Ergebnisse von Anderson herausgekommen sind, aber sie hatten sie als Protone entlassen.

Produktion

Neue Forschung hat die Menge von Positronen drastisch vergrößert, die experimentalists erzeugen kann. Physiker am Lawrence Livermore Nationales Laboratorium in Kalifornien haben einen kurzen, ultraintensiven Laser verwendet, um ein mit dem Millimeter dickes Goldziel zu bestrahlen und mehr als 100 Milliarden Positrone zu erzeugen.

Anwendungen

Bestimmte Arten von Partikel-Gaspedal-Experimenten schließen kollidierende Positrone und Elektronen mit relativistischen Geschwindigkeiten ein. Die hohe Einfluss-Energie und die gegenseitige Vernichtung dieser Gegenteile der Sache/Antimaterie schaffen einen Brunnen von verschiedenen subatomaren Partikeln. Physiker studieren die Ergebnisse dieser Kollisionen, theoretische Vorhersagen zu prüfen und nach neuen Arten von Partikeln zu suchen.

Gammastrahlung, ausgestrahlt indirekt durch ein Positron ausstrahlendes Radionuklid (Leuchtspurgeschoss), wird in in Krankenhäusern verwendeten Scannern der Positron-Emissionstomographie (PET) entdeckt. LIEBLINGS-Scanner schaffen ausführlich berichtete dreidimensionale Images der metabolischen Tätigkeit innerhalb des menschlichen Körpers.

Ein experimentelles Werkzeug hat gerufen Positron-Vernichtungsspektroskopie (PAS) wird in der Material-Forschung verwendet, um Schwankungen in Dichte, Defekten, Versetzungen oder sogar Leere innerhalb eines festen Materials zu entdecken.

Siehe auch

• Beta-Partikel
• Radioaktiver Zerfall
• Liste von Partikeln
• Positron-Emissionstomographie
• Positronium
• Proton
• Gehirn von Positronic

Referenzen

Links

• Was ist ein Positron? (von den Häufig gestellten Fragen:: Zentrum für Studien der Antimaterie-Sache)
• Website über Positrone und Antimaterie
• Positron-Information sucht an SLAC
• Die Positron-Vernichtung als eine Methode der experimentellen Physik in der Material-Forschung verwendet.
• Neue Produktionsmethode, große Mengen von Positronen zu erzeugen
• Website über die Antimaterie (Positrone, positronium und Antiwasserstoff). Positron-Laboratorium, Como, Italien
• Website von AEgIS: Antimaterie-Experiment: Ernst, Interferometry, Spektroskopie, CERN