Pozyton

pozyton
Symbol	e+
Klasyfikacja	lepton, fermion
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

Antymateria

Wprowadzenie Anihilacja Urządzenia Akcelerator cząstek • Pułapka Penninga Antycząstki Antycząstka Pozyton • Antyproton • Antyneutron • Antykwark Zastosowania Pozytonowa emisyjna tomografia komputerowa • Antymateria jako paliwo Instytucje ALPHA Collaboration • ATHENA • ATRAP • CERN • RHIC Znani uczeni Paul Dirac • Carl David Anderson • Andriej Sacharow

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

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.

$_{11}^{22}\mathrm {Na} \rightarrow _{10}^{22}\mathrm {Ne} +\mathrm {e} ^{+}+\mathrm {\nu } _{e}$$_{11}^{22}\mathrm {Na} \rightarrow _{10}^{22}\mathrm {Ne} +\mathrm {e} ^{+}+\mathrm {\nu } _{e}$

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, 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^-.

Bibliografia

• Jerzy Dryzek, Wstęp do spektroskopii anihilacji pozytonów w ciele stałym, Kraków 1997. ISBN 83-233-1064-5