پاسخ سوال اين هفته :
خلاصه ي تعريفي از پوزيترون :
پوزيترون ذره اي بنيادي با بار مثبت است كه جرمي تقريبا برابر الكترون دارد و در ساختار ضدماده همان نقشي كه الكترون در ماده ايفا مي كند را بر عهده دارد يعني همان طور كه الكترون به دور هسته ي اتم ماده مي چرخد ، ضد ماده هم به دور هسته خود تعدادي پوزيترون ( يا به عبارتي ديگر ضد الكترون ) در اختيار دارد .{ پوزيترون ذره اي است که کليه ي خواص آن با خواص الکترون يکسان است مگر بار الکتريکي و علامت گشاور مغناطيسي آن، زيرا بار الکتريکي پوزيترون مثبت است } . يك ضد ماده و ماده نمي توانند همديگر را تحمل كنند ؛ به طوري كه اگر يك اكترون و يك پوزيترون به هم برخورد كنند هر دو متقابلاَ يكديگر را منهدم ميكنند و به انرژي يا به عبارت دقيق تر به دو ذره تشعشي بدون جرم يا به 2كوانت تبديل مي شوند .
اما چگونگي كشف و بوجود آمدن پوزيترون ؛
فرآيند جالبي تحت عنوان توليد زوج ماده - پاد ماده وجود دارد که از نظر اهميت و مفاهيم بنيادي بي نظير است. توليد و واپاشي زوج يک مثال بسيار بارز و عالي از تبديل انرژي به ماده و بالعکس است. بررسي نظري اين پديده نخستين بار توسط ديراک در سال 1928 صورت گرفت. ديراک با حل معادله:
بصورت
به جاي آنکه قسمت منفي انرژي را به دليل غير فيزيکي بودن آن کنار بگذارد، به پژوهش پيرامون پيامدهاي تمامي معادله پرداخت و به نتايج بسيار جالبي رسيد. به طور خلاصه ديراک با توجه به قسمت منفي رابطه ي بالا وجود پاد ماده را پيشگويي کرد. اگر اين پيشگويي درست مي بود، مي بايست براي ذره اي مانند الکترون، ذره ي ديگري وجود داشته باشد که حرم حالت سکون آن برابر جرم الکترون باشد. تجزيه تحليل ديراک چنين نشان مي داد که اين ذره بايد داراي بار الکتريکي مثبت باشد. چهار سال بعد، آندرسن اين ذره را در اشعه ي کيهاني کشف کرد و آن را پوزيترون ناميدند. بعدها در آزمايشگاه نيز با واپاشي فوتون زوج الکترون - پوزيترون توليد شد. فوتوني با انرژي زياد(فوتون گاما)، تمامي انرژي E=hv خود را در برخورد با هسته از دست مي دهد و يک زوج الکترون - پوزيترون مي آفريند. پوزيترون ذره اي است که کليه ي خواص آن با خواص الکترون يکسان است مگر بار الکتريکي و علامت گشاور مغناطيسي آن، زيرا بار الکتريکي پوزيترون مثبت است.
توليد زوج الکترون - پوزيترون
در فرآيند توليد زوج الکترون - پوزيترون اصولي بايد محفوظ بماند تا اين پديده روي دهد. اين اصول عبارتند از بقاي انرژي نسبيتي کل، بقاي اندازه حرکت و بقاي بار الکتريکي، زيرا فوتون از نظر الکتريکي خنثي است و مجموع بارهاي الکتريکي بعد از توليد نيز بايد صفر باشد. بقاي اندازه حرکت نيز نشان مي دهد که يک فوتون نمي تواند در فضاي تهي محو شود و زوج توليد کند. چنين فرايندي با حضور يک هسته ي سنگين امکان پذير است تا بقاي اندازه حرکت و بقاي انرژي نسبيتي نقض نشود.
در ارتباط با توليد زوج، فرايند معکوسي وجود دارد که نابودي زوج ناميده مي شود. يک الکترون و يک پوزيترون مجاور يکديگر، در هم ادغام مي شوند و به جاي آن انرژي تابشي به وجود مي آيد.
نابودي زوج
امروزه مشاهده ي توليد و واپاشي زوج الکترون - پوزيترون در آزمايشگاه يک پديده ي عادي بشمار مي رود. در سال 1955 براي نخستين بار زوجهاي پروتون- پاد پروتون و نوترون - پاد نوترون در آزمايشگاه آفريده شدند.