Позитрон

Позитро́н

[от лат. posi (tivus) — положительный и (элек)трон (См. Электрон)] (символ е+), элементарная частица с положительным электрическим зарядом, античастица (См. Античастицы) по отношению к электрону. Массы (me) и спины (J) П. и электрона равны, а их электрические заряды (е) и магнитные моменты (μе) равны по абсолютной величине, но противоположны по знаку [me = 9,10956×10-28г, J = 1/2 (в единицах Планка постоянной (См. Планка постоянная) ħ), е = 4,80325.10-10 СГСЕ единиц, μе = 1,00116 (в единицах Магнетона Бора)].

Теоретически существование положительно заряженного «двойника» электрона следует из Дирака уравнения (См. Дирака уравнение); эта возможность была указана П. Дираком в 1931. В 1932 К. Д. Андерсон экспериментально обнаружил такую частицу в составе космических лучей (См. Космические лучи) и назвал её «П.». Открытие П. имело фундаментальное значение. В отличие от известных к середине 1932 электрона, протона и нейтрона, П. не входил в состав «обычного» вещества на Земле, возникли понятия античастицы и антивещества (См. Антивещество). Предсказанные Дираком и наблюдённые на опыте в 1933 процессы аннигиляции и рождения пар П.-электрон были первыми убедительными проявлениями взаимопревращаемости элементарных частиц.

П. участвует в электромагнитном, слабом и гравитационном взаимодействиях и относится к классу лептонов (См. Лептоны). По статистическим свойствам П. является Фермионом.

П. стабилен, но в веществе существует лишь короткое время из-за аннигиляции с электронами; например, в свинце П. аннигилируют в среднем за 5․10-11сек. При определённых условиях, прежде чем аннигилировать, П. и электрон могут образовать связанную систему типа атома водорода — Позитроний; время жизни такой системы порядка 10-7сек, если суммарный спин электрона и П. равен 1 (ортопозитроний), и порядка 10-10сек, если он равен 0 (парапозитроний).

П. образуются при взаимопревращениях свободных элементарных частиц (например, распадах мюона (См. Мюоны), в процессах рождения γ-квантами пар П.-электрон в электростатическом поле атомного ядра) и при Бета-распаде некоторых радиоактивных изотопов. П., получаемые при бета-распаде и рождении пар, используются для исследовательских целей: изучение процессов замедления П. в веществе и их последующей аннигиляции даёт разнообразную информацию о физических и химических свойствах вещества, например распределении скоростей электронов проводимости, о дефектах кристаллической решётки, о кинетике некоторых типов химических реакций. Один из методов исследования элементарных частиц при сверхвысоких энергиях основан на столкновении встречных пучков ускоренных П. и электронов (см. Ускорители на встречных пучках).

Лит.: Дирак П. А. М., Принципы квантовой механики, пер. с англ., М., 1960; Новожилов Ю. В., Элементарные частицы, 3 изд., М., 1974; Гольданский В. И., Физическая химия позитрона и позитрония, М., 1968.

Э. А. Тагиров.