โลกของคนโบราณนั้นเรียบง่าย เข้าใจได้ และประกอบด้วยสี่องค์ประกอบ: น้ำ ดิน ไฟ และอากาศ (ในความเข้าใจสมัยใหม่ของเรา สารเหล่านี้สอดคล้องกับ: ของเหลว ของแข็ง สถานะก๊าซ และพลาสมา) นักปรัชญาชาวกรีกไปไกลกว่านั้นมากและพบว่าสสารทั้งหมดถูกแบ่งออกเป็นอนุภาคที่เล็กที่สุด - อะตอม (จากภาษากรีก "แบ่งไม่ได้") ต้องขอบคุณคนรุ่นต่อๆ มา เป็นไปได้ที่จะเรียนรู้ว่าพื้นที่โดยรอบนั้นซับซ้อนกว่าที่เราคิดไว้ในตอนแรกมาก ในบทความนี้ เราจะพูดถึงว่าโพซิตรอนคืออะไรและคุณสมบัติอันน่าทึ่งของโพซิตรอน
การค้นพบโพซิตรอน
นักวิทยาศาสตร์พบว่าอะตอม (อนุภาคนี้ทั้งหมดและแบ่งแยกไม่ได้) ประกอบด้วยอิเล็กตรอน (ธาตุที่มีประจุลบ) โปรตอนและนิวตรอน เนื่องจากนักฟิสิกส์นิวเคลียร์ได้เรียนรู้วิธีเร่งอนุภาคในห้องพิเศษ พวกเขาจึงได้พบพันธุ์ต่าง ๆ กว่า 200 ชนิดที่มีอยู่ในอวกาศแล้ว
แล้วโพซิตรอนคืออะไร? ในปี 1931 Paul Dirac นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสทำนายรูปร่างหน้าตาของมันตามทฤษฎี ระหว่างการแก้ปัญหาเชิงสัมพัทธภาพ เขาได้ข้อสรุปว่า นอกจากอิเล็กตรอนแล้ว จะต้องมีอยู่ในธรรมชาติอย่างแน่นอนอนุภาคเดียวกันที่มีมวลเท่ากัน แต่มีประจุบวกเท่านั้น ต่อมาถูกเรียกว่า "โพซิตรอน"
มีประจุ (+1) ตรงกันข้ามกับ (-1) สำหรับอิเล็กตรอนและมีมวลใกล้เคียงกันประมาณ 9, 103826 × 10-31 kg.
โดยไม่คำนึงถึงแหล่งที่มา โพซิตรอนมักจะ "รวม" กับอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้ๆ เสมอ
ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่างพวกมันคือประจุและการมีอยู่ของจักรวาล ซึ่งต่ำกว่าอิเล็กตรอนมาก เป็นปฏิสสาร อนุภาคที่สัมผัสกับสสารธรรมดาจะระเบิดด้วยพลังงานบริสุทธิ์
เมื่อค้นพบว่าโพซิตรอนคืออะไร นักวิทยาศาสตร์ก็ทำการทดลองต่อไป โดยปล่อยให้รังสีคอสมิกผ่านห้องเมฆ หุ้มด้วยตะกั่วและติดตั้งในสนามแม่เหล็ก ที่นั่น สามารถสังเกตคู่อิเล็กตรอน-โพซิตรอน ซึ่งบางครั้งถูกสร้างขึ้น และหลังจากที่ลักษณะที่ปรากฏยังคงเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามภายในสนามแม่เหล็ก
ตอนนี้ฉันเข้าใจแล้วว่าโพซิตรอนคืออะไร เช่นเดียวกับค่าลบของมัน ปฏิปักษ์ตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและสามารถเก็บไว้ในพื้นที่จำกัดได้โดยใช้เทคนิคการกักขัง นอกจากนี้ เธอยังสามารถใช้สารต้านโปรตอนและแอนตินิวตรอนเพื่อสร้างสารต้านอะตอมและสารต้านโมเลกุลได้
โพซิตรอนมีความหนาแน่นต่ำตลอดสภาพแวดล้อมของอวกาศ ผู้ที่ชื่นชอบบางคนจึงเสนอวิธีการเก็บเกี่ยวปฏิสสารเพื่อควบคุมพลังงาน
การทำลายล้าง
ถ้าโพซิตรอนและอิเล็กตรอนมาบรรจบกันระหว่างทาง สิ่งนี้จะเกิดขึ้นปรากฏการณ์เช่นการทำลายล้าง นั่นคืออนุภาคทั้งสองจะทำลายซึ่งกันและกัน อย่างไรก็ตาม เมื่อพวกมันชนกัน พลังงานจำนวนหนึ่งจะถูกปล่อยสู่อวกาศ ซึ่งพวกมันมีและเรียกว่ารังสีแกมมา สัญญาณของการทำลายล้างคือการปรากฏตัวของแกมมาควอนตา (โฟตอน) สองตัวที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางที่ต่างกันเพื่อรักษาโมเมนตัม
นอกจากนี้ยังมีกระบวนการย้อนกลับ - เมื่อโฟตอนภายใต้เงื่อนไขบางประการสามารถเปลี่ยนเป็นคู่อิเล็กตรอน-โพซิตรอนได้อีกครั้ง
เพื่อให้คู่นี้เกิด แกมมา-ควอนตัมหนึ่งตัวต้องผ่านสารบางอย่าง เช่น ผ่านเพลตตะกั่ว ในกรณีนี้ โลหะจะดูดซับโมเมนตัม แต่จะปล่อยอนุภาคที่มีประจุตรงข้ามสองตัวออกมาในทิศทางที่ต่างกัน
ขอบเขตการใช้งาน
เราพบว่าเกิดอะไรขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนมีปฏิสัมพันธ์กับโพซิตรอน ในปัจจุบัน อนุภาคนี้ถูกใช้อย่างแพร่หลายมากที่สุดในการตรวจเอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอน โดยที่ไอโซโทปรังสีที่มีครึ่งชีวิตสั้นจำนวนเล็กน้อยจะถูกฉีดเข้าไปในผู้ป่วย และหลังจากระยะเวลารอสั้นๆ ไอโซโทปรังสีจะเข้มข้นในเนื้อเยื่อที่สนใจและเริ่มแตก ลง ปล่อยโพซิตรอน อนุภาคเหล่านี้เดินทางหลายมิลลิเมตรก่อนที่จะชนกับอิเล็กตรอนและปล่อยรังสีแกมมาที่เครื่องสแกนจับได้ วิธีนี้ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการวินิจฉัยต่างๆ รวมถึงการศึกษาสมองและการตรวจหาเซลล์มะเร็งทั่วร่างกาย
ดังนั้น ในในบทความนี้ เราได้เรียนรู้ว่าโพซิตรอนคืออะไร เมื่อใดและโดยใครที่มันถูกค้นพบ ปฏิสัมพันธ์ของมันกับอิเล็กตรอน ตลอดจนขอบเขตความรู้เกี่ยวกับโพซิตรอนที่นำไปใช้ได้จริง