Позитронът – откритието на Карл Андерсън

През 1932 година американският физик Карл Андерсън изследва взаимодействието на космическите лъчения - потоци от протони с висока енергия с горните слоеве на земната атмосфера. Като основен инструмент той използва камерата на Чарлз Уилсън разположена в магнитно поле.

Снимката показва следа от позитрон в камерата на Уилсън

Следите, оставени в камерата приличат на тези на електрона, но се отклоняват в противоположна посока под действието на магнитното поле - свидетелство за противоположен електрически заряд. От анализа на получените резултати Андерсън прави извод, че е открил нова частица, която нарекъл позитрон (е+). По свойствата си позитронът е идентичен на електрона (е-) – има същата маса, но притежава положителен елементарен заряд. Позитроните не изграждат познатата ни материя и са наречени античастици (антиматерия). За откритието си Андерсън получава Нобелова награда по физика през 1936 година.                                                              

Всъщност теоретично съществуването на позитрона е предсказано още през 1928 година от известния със скромността си английския физик Пол Дирак (лауреат на Нобелова награда за 1933 години съвместно с Ервин Шрьодингер). Според теорията на Дирак електронът и позитронът се раждат по двойки, при което се изразходва  енергия, равна на общата енергия на покой на тези частици (2 . 511 keV). Когато го попитали по-късно, защо не е обявил съществуването на позитрона, Дирак отговорил: „- От чиста страхливост.“

Днес е известно, че всички елементарни частици имат съответни античастици (протон – антипротон, неутрон - антинеутрон, неутрино – антинеутрино, кварк – антикварк и т.н.)

Взаимодействието на частица с нейната античастица е процес наречен анихилация (взаимно унищожаване). Двате частици прекратяват съществуването си и вместо тях се появяват фотони или други частици.

Когато позитрон се сблъска с електрон, настъпва анихилация, като в резултат се излъчват два фотона (гама–кванти) в противоположни посоки, всеки с енергия 511 keV (килоелектронволта) (равна на енергията на покой на унищожените частици). Или: е^- + е⁺ →  γ + γ

Античастиците се раждат чрез взаимодействия (удари) между частици с голяма кинетична енергия в естествени условия или в съвременните ускорители. През 2011 година г. физиците от CERN успяха да задържат атоми антиводород в продължение близо 17 минути.

Според думите на Стивън Хокинг, ако срещнете своето анти- аз, не му подавайте ръка, защото на мига ще изчезнете и ще се превърнете в чиста енергия.