Świat starożytnych ludzi był prosty, zrozumiały i składał się z czterech elementów: wody, ziemi, ognia i powietrza (w naszym współczesnym rozumieniu substancje te odpowiadają: ciekłemu, stałemu, gazowemu i plazmowemu). Greccy filozofowie poszli znacznie dalej i odkryli, że cała materia jest podzielona na najmniejsze cząstki – atomy (z greckiego „niepodzielny”). Dzięki kolejnym pokoleniom można było dowiedzieć się, że otaczająca ją przestrzeń jest znacznie bardziej złożona, niż sobie wyobrażaliśmy na początku. W tym artykule porozmawiamy o tym, czym jest pozyton i jego niesamowitych właściwościach.
Odkrycie pozytonu
Naukowcy odkryli, że atom (ta rzekomo cała i niepodzielna cząstka) składa się z elektronów (elementów naładowanych ujemnie), protonów i neutronów. Odkąd fizycy jądrowi nauczyli się przyspieszać cząstki w specjalnych komorach, odkryli już ponad 200 różnych ich odmian, które istnieją w kosmosie.
Więc czym jest pozyton? W 1931 roku jego pojawienie się teoretycznie przewidział francuski fizyk Paul Dirac. W trakcie rozwiązywania problemu relatywistycznego doszedł do wniosku, że oprócz elektronu musi istnieć w przyrodzie dokładnieta sama cząstka o identycznej masie, ale tylko z ładunkiem dodatnim. Później nazwano go „pozytonem”.
Ma ładunek (+1), w przeciwieństwie do (-1) dla elektronu i podobnej masy około 9, 103826 × 10-31 kg.
Bez względu na źródło, pozyton zawsze będzie miał tendencję do "łączenia się" z dowolnym pobliskim elektronem.
Jedyna różnica między nimi to ładunek i obecność we Wszechświecie, która jest znacznie mniejsza niż elektronu. Będąc antymaterią, cząsteczka, która wchodzi w kontakt ze zwykłą materią, eksploduje z czystą energią.
Po ustaleniu, czym jest pozyton, naukowcy posunęli się dalej w swoich eksperymentach, pozwalając promieniom kosmicznym na przechodzenie przez komorę mgły osłoniętą ołowiem i zainstalowaną w polu magnetycznym. Tam można było zaobserwować pary elektron-pozyton, które czasami powstawały, a po pojawieniu się nadal poruszały się w przeciwnych kierunkach w polu magnetycznym.
Teraz rozumiem, czym jest pozyton. Podobnie jak jej negatywny odpowiednik, antycząstka reaguje na pola elektromagnetyczne i może być przechowywana w ograniczonej przestrzeni przy użyciu technik ograniczania. Ponadto może łączyć się z antyprotonami i antyneutronami, tworząc antyatomy i antymolekuły.
Pozytrony występują w małych gęstościach w całym środowisku kosmicznym, więc niektórzy entuzjaści zaproponowali nawet metody pozyskiwania antymaterii w celu wykorzystania jej energii.
Zniszczenie
Jeśli pozyton i elektron spotkają się po drodze, to tak się staniezjawisko takie jak anihilacja. Oznacza to, że obie cząstki zniszczą się nawzajem. Jednak kiedy się zderzają, pewna ilość energii jest uwalniana w przestrzeń, którą mieli i nazywa się promieniowaniem gamma. Oznaką anihilacji jest pojawienie się dwóch kwantów gamma (fotonów) poruszających się w różnych kierunkach w celu utrzymania pędu.
Istnieje również proces odwrotny - kiedy foton w określonych warunkach może ponownie przekształcić się w parę elektron-pozyton.
Aby ta para mogła się narodzić, jeden kwant gamma musi przejść przez jakąś substancję, na przykład przez ołowianą płytę. W tym przypadku metal pochłania pęd, ale uwalnia dwie przeciwnie naładowane cząstki w różnych kierunkach.
Zakres zastosowania
Odkryliśmy, co się dzieje, gdy elektron wchodzi w interakcję z pozytonem. Cząstka jest obecnie najszerzej stosowana w pozytonowej tomografii emisyjnej, gdzie pacjentowi wstrzykuje się niewielką ilość radioizotopu o krótkim okresie półtrwania, a po krótkim okresie oczekiwania radioizotop koncentruje się w tkankach będących przedmiotem zainteresowania i zaczyna pękać w dół, uwalniając pozytony. Cząstki te przemieszczają się kilka milimetrów, zanim zderzą się z elektronem i uwolnią promienie gamma, które mogą zostać wychwycone przez skaner. Ta metoda jest używana do różnych celów diagnostycznych, w tym badania mózgu i wykrywania komórek rakowych w całym ciele.
Tak, wW tym artykule dowiedzieliśmy się, czym jest pozyton, kiedy i przez kogo został odkryty, jego oddziaływaniem z elektronami, a także obszarem, w którym wiedza o nim ma praktyczne zastosowanie.
