Positon

Positon Bild in der Infobox. Spur, die vom ersten entdeckten Positron hinterlassen wurde und am 2. August 1932 in einer Wolkenkammer fotografiert wurde . Allgemeine Eigenschaften
Einstufung Antilepton
Komposition elementar
Familie Fermion
Physikalische Eigenschaften
Masse 510,998 918 (44) keV / c²
(9,109 382 6 (16) × 10 –31 kg )
Elektrische Ladung +1,60217653 (14) × 10 –19 C.
Farbladung 0
Rotieren ½
Lebensdauer instabil

In Physik , die Positronen oder Positronen (anglicism), die auch als Anti-Elektron durch Konvention, das ist antiparticle gefunden XX - ten  Jahrhundert im Zusammenhang mit dem Elektron , ist es die erste gewesen zu sein. Das Positron hat eine elektrische Ladung von +1 Elementarladung (gegen -1 für das Elektron), den gleichen Spin und die gleiche Masse wie das Elektron. Es ist notiert0
+1e oder e + oder β + .

Beschreibung

Die Theorie dieses Teilchens wurde durch das Schreiben einer relativistischen Gleichung, die das Elektron beschreibt , durch Paul Dirac im Jahr 1928 bewirkt . Diese Gleichung, die jetzt Dirac-Gleichung genannt wird , lässt Ergebnisse zu, von denen ein Teil dem Elektron entspricht, während ein anderer, umgekehrt, zu dieser Zeit keine unmittelbare Bedeutung zu haben schien. 1929 schlug Dirac die Möglichkeit vor, dass dieser Teil die Beschreibung von Protonen ist, die daher die inversen Teilchen von Elektronen wären. Dieser Versuch einer Erklärung wurde schnell aufgegeben, und 1931 schlug Dirac vor, die Existenz eines neuen Teilchens in Betracht zu ziehen, eines "Anti-Elektrons" mit der gleichen Masse wie das Elektron, aber mit entgegengesetzter Ladung.

1932 Carl David Anderson kündigte die Ergebnisse seiner Forschungen über die kosmische Strahlung  : seine Fotos in einer gemachte Wolkenkammer zeigten viele Elektronen, sowie ein paar Spuren , die nahe an Elektronen Teilchen zu entsprechen schienen, aber mit entgegengesetzter Ladung.. Laborexperimente ermöglichten es dann, diese Positronen zu entdecken.

Im Jahr 1933 klärte Jean Thibaud die physikalischen Eigenschaften des Positrons. Er misst die Ladung und kann zum ersten Mal die Vernichtung des Positrons unter Erzeugung hochenergetischer Photonen mithilfe der Trochoiden- Technik beobachten .

Im Vakuum ist das Positron ein stabiles Teilchen. Aber während Durchgang durch Materie, wenn ein niedriger Energiepositronen kollidiert mit einem niederenergetischer Elektronen, die beiden annihilate einander, das heißt, ihre Masse in umgewandelt wird Energie in Form von zwei Gamma - Photonen .

Ein Positron kann das Zerfallsprodukt eines radioaktiven Kerns sein . Es ist dann ein β + -Zerfall .

Ein Positron kann erzeugt werden, wenn ein Photon mit einer Energie von mehr als 1,022  MeV mit einem Atomkern interagiert (2 m e c 2 = 2  ×  0,511  MeV , wobei m e die Masse eines Elektrons und c la Lichtgeschwindigkeit ist ). Dieser Prozess wird als Paarproduktion bezeichnet (siehe Gammastrahlung ), da zwei Teilchen (Positron und Elektron) durch die Energie des Photons erzeugt werden. Die ersten Positronen wurden durch diesen Prozess beobachtet, wenn kosmische Gammastrahlen die Atmosphäre durchdringen. Wir haben dann (im Jahr 2009) Positronen entdeckt, die in Gegenwart eines Blitzes in einem Gewitter um ein Flugzeug emittiert wurden .

Produktion

Positronen können während des Zerfalls von β + (zum Beispiel während des Zerfalls von 13 N oder 22 Na ) oder durch die Bildung von Elektron-Positron- Paaren infolge einer Wechselwirkung zwischen einem hochenergetischen Photon und einem Atomkern erzeugt werden . Es ist dann möglich, diese Positronen mit einem Moderator zu verlangsamen: einem Einkristall aus Kupfer oder Wolfram oder festem Neon . Der feste Neonmoderator ist besonders wirksam für Positronen ab 22 Na. Wenn die Positronen moderiert wurden, können sie in einer Penning-Falle aufbewahrt werden .

Anwendungen

Medizinische Bildgebung

Die Positronenemissionstomographie ist eine medizinische Bildgebungstechnik , bei der der Patient ein radiopharmazeutisches Arzneimittel oder einen Radiotracer absorbieren oder injizieren muss, dessen radioaktives Isotop ein Emitter von β + -Strahlung ist, dh ein Emitter von Positronen. Diese Positronen werden sofort in zwei Gammaphotonen vernichtet, sobald sie auf die Elektronen des umgebenden Gewebes treffen . Der Nachweis dieser Photonen ermöglicht es, den Ort ihrer Emission und die Konzentration des Tracers an jedem Punkt der Organe zu lokalisieren.

Teilchenphysik

Ein Elektron-Positron-Kollider ist ein Teilchenbeschleuniger, der gleichzeitig zwei Teilchenstrahlen in entgegengesetzte Richtungen beschleunigt, einen von Elektronen und einen von Positronen, um sie frontal kollidieren zu lassen. Während dieser Hochenergiekollisionen vernichten sich die Elektronen und Positronen gegenseitig (weil eines die Antiteilchen des anderen ist), wodurch eine Energie freigesetzt wird, die "neue" Teilchen erzeugen kann.

In den Künsten

Anmerkungen und Referenzen

  1. "Positon" im Wörterbuch der Französischen Akademie zum Nationalen Zentrum für textuelle und lexikalische Ressourcen .
  2. Lexikografische und etymologische Definitionen von „Position“ der computergestützten französischen Sprachkasse auf der Website des Nationalen Zentrums für textuelle und lexikalische Ressourcen .
  3. (de + fr) Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC), Internationales Elektrotechnisches Vokabular (IEV) ( online lesen ) , S.  6 (§ 393-11-08).
  4. Nach Angaben der International Electrotechnical Commission ist „Position“ standardmäßig der französische Begriff. Es kann jedoch auch "Positron" (der englische Name) verwendet werden, (en) IEC, "  IEC IEV Ref 113-05-119  " .
  5. Arnaud 2016 , Kap.  2 , p.  8.
  6. (in) PAM Dirac, "  Eine Theorie der Elektronen und Protonen  " [PDF] .
  7. (in) PAM Dirac, "  Quantisierte Singularitäten im Quantenfeld  " , Proc. R. Soc. Lond. A ,1931, p.  2–3 ( DOI  10.1098 / rspa.1931.0130 , online lesen ).
  8. Jean Thibaud, "  Die Vernichtung von Positronen in Kontakt mit Materie und der daraus resultierenden Strahlung  ", CR Acad. Sci. Paris , vol.  197,1933, p.  1629-1632 ( online lesen )
  9. (en) Davide Castelvecchi, Snape-Antimaterie in Gewitterwolken gefunden; Flugzeug erkennt Signatur Spitze in Photonen , die keine bekannte Quelle von Antiteilchen passt , Nature , 12. Mai 2015 (abgerufen 16. Mai 2015).
  10. Taillet, Villain und Febvre 2018 , sv positon, p.  586, col.  2 .
  11. (in) AP Mills Jr. , Fortschritte in der Atom-, Molekular- und Optischen Physik , vol.  65, Academic Press ,1 st Januar 2016( DOI  10.1016 / bs.aamop.2016.04.003 , online lesen ) , Kap.  5 („Experimente mit DenseLow-Energy-Positronen und Positronium“) , p.  265–290.

Siehe auch

Literaturverzeichnis

Zum Thema passende Artikel

Externe Links