Наука и научные открытия

После открытия позитрона физики пришли к выводу, что каждая из элементарных частиц должна иметь парную ей античастицу. Так и оказалось: у протона есть антипротон, у нейтрона антинейтрон и т. д. Известны лишь три исключения, одно из них фотон, который одновременно является и частицей и античастицей. Экспериментальное наблюдение антипротона и антинейтрона стало возможным после сооружения гигантских ускорителей протонов. Антипротон рождается при столкновении протона, обладающего кинетической энергией не менее 5,6 Гэв (5,6 миллиарда электрон-вольт), с другим протоном. Эту энергию называют порогом рождения антипротона. Порог значительно выше собственной энергии антипротона, составляющей примерно 1 Гэв. Происходит это потому, что при рождении антипротона действует несколько законов сохранения. Например, если появляется частица с отрицательным зарядом, возникает частица с положительным зарядом. Появление новой частицы сопровождается рождением античастицы с той же массой. При реакции образования новых частиц должен действовать закон сохранения количества движения. Когда мишень покоится, а на нее налетает ускоренный протон, начальное количество движения равно произведению массы протона на его скорость. Продукты реакции должны обладать таким же количеством движения, т. е. иметь некоторую скорость и, следовательно, кинетическую энергию. В результате начальный протон должен обладать энергией, не меньшей 5,6 Гэв, хотя собственная энергия рождающегося антипротона около 1 Гэв.

Вычисляя порог рождения антипротона, учитывают эффекты, вытекающие из теории относительности,- их называют релятивистскими. Согласно теории относительности, скорость частицы не может превышать скорость света. Как бы ни была велика кинетическая энергия частицы, обладающей массой покоя, ее скорость всегда хоть немного меньше скорости света. Однако кинетическая энергия равна половине массы частицы, умноженной на квадрат ее скорости. Если скорость частицы при увеличении кинетической энергии не возрастает, остается близкой к скорости света, то возрастает ее масса. Релятивистские эффекты становятся очень существенными, когда кинетическая энергия сравнима с собственной энергией частицы; для электрона это 0,51 Мэв, для протона – 938,2 Мэв, или около 1 Гэв.

Читайте также:

1. Современные ускорители протонов
2. Вероятность туннельного эффекта
3. Идеалистически мыслящие ученые
4. Радиус ядерных сил
5. Теорию бета-распада