Τα αντισωμάτια

To 1932 o Anderson (Άντερσον) παρατήρησε για πρώτη φορά ένα σωματίδιο που ήταν σε όλα όμοιο με το ηλεκτρόνιο, αλλά έφερε το στοιχειώδες θετικό φορτίο. Το σωματίδιο αυτό ονομάστηκε ποζιτρόνιο (e+) και αποτελεί το αντισωματίδιο του ηλεκτρονίου. Στη συνέχεια ανακαλύφθηκε το αντιπρωτόνιο ( p ), που είναι όμοιο με το πρωτόνιο, αλλά φέρει το στοιχειώδες αρνητικό φορτίο. Ακολούθησε η ανακάλυψη του αντινετρονίου ( n ), που όμως δεν έχει φορτίο, όπως και το νετρόνιο. Το αντινετρόνιο έχει όμως άλλα χαρακτηριστικά, που είναι αντίθετα από αυτά του νετρονίου (κβαντικούς αριθμούς). Όταν το αντινετρόνιο διασπάται, παράγονται σωμάτια που είναι αντισωμάτια εκείνων που παράγονται κατά τη διάσπαση του νετρονίου. Σε κάθε σωμάτιο αντιστοιχεί και ένα αντισωμάτιο. Τα αντισωματίδια του φωτονίου και μερικών άλλων σωματιδίων ταυτίζονται με τα ίδια τα σωματίδια. Συνήθως τα αντισωματίδια συμβολίζονται με μια παύλα πάνω από το σύμβολο του σωματιδίου. Ο πιο συνηθισμένος τρόπος δημιουργίας του ποζιτρονίου είναι το φαινόμενο της παραγωγής ζεύγους ποζιτρονίου - ηλεκτρονίου. Ένα φωτόνιο υψηλής ενέργειας, καθώς αλληλεπιδρά με κάποιο πυρήνα, εξαφανίζεται και στη θέση του εμφανίζεται ένα ζεύγος (e-,e+). Σύμφωνα με την ισοδυναμία μάζας και ενέργειας, τα δύο σωματίδια που δημιουργούνται έχουν ενέργεια τουλάχιστον ίση με: E=2mec2=2(9,1x1031kg)(3x108m/sec)2=1,64x1013J=1,02MeV.

Την αντίστοιχη τουλάχιστον ενέργεια πρέπει να διαθέτει και το φωτόνιο που εξαφανίζεται (σχήμα 3-11). Η αντίστροφη διαδικασία λέγεται εξαΰλωση και συμβαίνει όταν συγκρούεται ένα ηλεκτρόνιο με ένα ποζιτρόνιο. Τα δύο σωματίδια εξαφανίζονται και εμφανίζονται δύο ή περισσότερα φωτόνια με ολική ενέργεια τουλάχιστον 2mec2 (*). Αν η ενέργεια των αρχικών σωματιδίων είναι αρκετά μεγάλη, τότε στην τελική κατάσταση θα εμφανιστεί πλειάδα άλλων σωματίων, αλλά πάντα η συνολική ενέργεια και η ορμή πρέπει να διατηρούνται (σχήμα 3-12).

3-12 Όταν ένα ηλεκτρόνιο και ένα ποζιτρόνιο πλησιάζουν, εξαφανίζονται και τα δύο και ελευθερώνεται ένα αντίστοιχο ποσό ενέργειας. Σχεδόν αμέσως η ενέργεια αυτή μετατρέπεται σε σωματίδια, περίπου όπως σχηματίστηκε και η ύλη στα πρώτα στάδια του Σύμπαντος. Η διάταξη γύρω από την περιοχή της σύγκρουσης είναι ανιχνευτές που ανιχνεύουν τα παραγόμενα σωματίδια.

Ηλεκτρόνιο (ύλη) Ποζιτρόνιο (αντιύλη)