Учебная работа. Доклад: Античастицы
В 1920-е годы — опосля введения принципов квантовой механики — субатомный мир представлялся очень обычным. Всего два вида простых частички — протоны и нейтроны — составляли ядро атома (хотя экспериментально существование нейтронов и было доказано только в 1930-е годы), и один вид частиц — электроны — существовали за пределами ядра, вращаясь вокруг него на орбитах. Чудилось, всё обилие Вселенной построено из этих 3-х частиц.
Как досадно бы это не звучало, настолько обычной картине мира предначертано было просуществовать недолго. Ученые, оборудовав высокогорные лаборатории по всему миру, принялись за исследование состава галлактических лучей, бомбардирующих нашу планетку (см. Простые частички), и скоро начали открывать различные частички, не имеющие ни мельчайшего дела к вышеперечисленной идиллической триаде. А именно, были обнаружены совсем невообразимые по собственной природе античастицы.
мир античастиц — собственного рода зеркальное отражение знакомого нам мира. Масса античастицы в точности приравнивается массе частички, которой она как бы соответствует, но все её другие свойства обратны прототипу. К примеру, электрон несёт отрицательный электронный заряд, а парная ему античастица — «позитрон» (производное от «положительный электрон») — положительный. У протона заряд положительный, а у антипротона — отрицательный. И так дальше. При содействии частички и парной ей античастицы происходит их обоюдная аннигиляция — обе частички прекращают свое существование, а их масса преобразуется в энергию, которая рассеивается в пространстве в виде вспышки фотонов и иных сверхлегких частиц.
Существование античастиц в первый раз предсказал Поль Дирак в статье, размещенной им в 1930 году. Чтоб осознать, как ведут себя частички и античастицы при содействии по Дираку, представьте для себя ровненькое поле. Если взять лопату и вырыть в нём ямку, в поле покажутся два объекта – фактически ямка и кучка грунта с ней. сейчас представим, что кучка грунта — это рядовая частичка, а ямка, либо «отсутствие кучки грунта», — античастица. Засыпьте ямку ранее извлеченным из неё грунтом — и не остается ни ямки, ни кучки (аналог процесса аннигиляции). И опять перед вами ровненькое поле.
Пока шло теоретизирование вокруг античастиц, юный физик-экспериментатор из Калифорнийского технологического института Карл Дейвид Андерсон (Carl David Anderson) (1905–1991) монтировал оборудование астрофизической лаборатории на верхушке Пайк в штате Колорадо, намереваясь заняться исследованием галлактических лучей. Работая под управлением Роберта Милликена (см. Опыт Милликена), он вымыслил установку для регистрации галлактических лучей, состоящую из мишени, помещенной в массивное магнитное поле. Бомбардируя мишень, частички оставляли в камере вокруг мишени треки из капелек конденсата, которые можно было сфотографировать и по приобретенным фотографиям учить линии движения движения частиц.
С помощью этого аппарата, получившего заглавие конденсационная камера, Андерсон сумел зарегистрировать частички, возникающие в итоге столкновения галлактических лучей с мишенью. По интенсивности трека, оставленного частичкой, он мог судить о ее массе, а по нраву отличия ее линии движения в магнитном поле — найти электронный заряд частички. К 1932 году ему удалось зарегистрировать ряд столкновений, в итоге которых создавались частички с массой, равной массе электрона, но отклонялись они под действием магнитного поля в обратную сторону по сопоставлению с электроном и, как следует, имели положительный электронный заряд. Так была в первый раз экспериментально выявлена античастица — позитрон. В 1932 году Андерсон опубликовал приобретенные результаты, а в 1936 году был отмечен за их половиной Нобелевской премии по физике. (Вторую половину премии получил австрийский физик-экспериментатор Виктор Франц Гесс (Victor Franz Hess) (1883–1964), в первый раз экспериментально подтвердивший существование галлактических лучей. — Прим. переводчика.) Это был 1-ый (и, пока что, крайний) вариант присуждения Нобелевской премии ученому, официально даже не числившемуся на тот момент в штате научных служащих собственного института!
Хотя вышеперечисленный пример, чудилось бы, служит безупречной иллюстрацией сценария «пророчество – проверка» в рамках научного способа, описанного во Внедрении, историческая действительность представляется не настолько обычной, как кажется. Дело в том, что Андерсон, судя по всему, не знал о публикации Дирака полностью ничего до собственного экспериментального открытия. Так что в данном случае речь идёт, быстрее, о одновременном теоретическом и экспериментальном открытии позитрона.
Все последующие за позитроном античастицы были экспериментально обнаружены уже в лабораторных критериях — на ускорителях. сейчас физики-экспериментаторы имеют возможность практически штамповать их в подходящих количествах для текущих тестов, и кое-чем из ряда вон выходящим античастицы издавна не числятся.
]]>