Этюд об античастицах
Антиматерия физически и химически ничем неотличается от материи. Собственно, это та же материя, только вывернутая наизнанку. Для проционидов наши физические и химические справочники пригодны так же, как и для нас. Они описывают те же самые закономерности, те же самые реакции с теми же самыми элементами. Только для них наша материя является антиматерией. Вопрос, скакой стороны смотреть .
(Кшиштоф Борунь, Антимир , 1963)
Мысль о возможности существования антивещества была высказана еще в эпоху классической физики, вконце XIXвека. Изображение: Популярная механика
Открытие античастиц по праву считается крупнейшим достижением физики ХХ столетия. Оно впервые доказало нестабильность материи на самом глубинном, самом фундаментальном уровне. До этого все были уверены, что вещество нашего мира сложено из элементарных частиц, которые никогда неисчезают и нерождаются заново. Эта простая картина ушла в прошлое, когда без малого 80лет назад было доказано, что электрон и его положительно заряженный двойник при встрече исчезают, рождая кванты электромагнитного излучения. Позднее выяснилось, что частицам микромира вообще свойственно превращаться друг в друга, причем многими способами. Открытие античастиц положило начало коренной трансформации фундаментальных представлений о природе материи.
Мысль о возможности существования антивещества впервые была высказана в 1898году англичанин Артур Шустер опубликовал в журнале Nature весьма туманную заметку, вероятно, вдохновленную недавним открытием электрона. Если существует отрицательное электричество, вопрошал Шустер, то почему бы несуществовать отрицательно заряженному золоту, такому же желтому, стой же точкой плавления истаким же спектром? А дальше у него впервые вмировой научной литературе появляются и слова антиатом и антивещество . Шустер предполагал, что антиатомы притягиваются друг к другу гравитационными силами, ноотталкиваются от обычной материи.
Антиэлектроны впервые были замечены в эксперименте опять-таки до момента своего официального открытия. Это сделал ленинградский физик Дмитрий Скобельцин, который в 1920-х годах исследовал рассеяние гамма-лучей на электронах в камере Вильсона, помещенной вмагнитное поле. Он заметил, что некоторые треки вроде бы электронного происхождения искривляются нетуда, куда положено. Дело, разумеется, втом, что гамма-квант при взаимодействии с веществом может давать начало электрону и позитрону, которые в магнитном поле закручиваются в противоположных направлениях. Скобельцин этого, естественно, незнал и объяснить странный эффект несмог, нов 1928году доложил о нем на международной конференции в Кембридже. По занятному совпадению, годом ранее в совет кембриджского колледжа Св.Иоанна избрали молодого физика-теоретика Поля Дирака, чьи исследования со временем позволили объяснить эти аномалии.
Уравнение Дирака
В 1926году австриец Эрвин Шредингер сформулировал уравнение, описывающее поведение нерелятивистских частиц, подчиняющихся квантовой механике, дифференциальное уравнение, решения которого определяют состояния частицы. Уравнение Шредингера описывало частицу, которая неимеет собственного углового импульса спина (иначе говоря, неведет себя как волчок). Однако в 1926году уже было известно, что электроны обладают спином, который может иметь два различных значения: грубо говоря, ось электронного волчка ориентируется впространстве лишь в двух противоположных направлениях (спустя год аналогичное доказательство было получено и для протонов). Тогда же швейцарский теоретик Вольфганг Паули обобщил уравнение Шредингера для электрона, так чтобы оно позволяло учитывать спин. Таким образом, спин сперва открыли экспериментально, апотом искусственно навязали шредингеровскому уравнению.
source
Комментариев нет:
Отправить комментарий