پوزیترون

پوزیترون یا آنتی الکترون ضد ذره یا همان ماده ضد ماده الکترون است. پوزیترون دارای بار الکتریکی 1+ ، چرخش 1/2 (همان الکترون) است و جرمی برابر الکترون دارد. وقتی پوزیترون با الکترون برخورد می کند ، نابودی اتفاق می افتد. اگر این برخورد در انرژی کم رخ دهد ، منجر به تولید دو یا چند فوتون می شود.

پوزیترون ها را می توان با پوسیدگی رادیواکتیو انتشار پوزیترون (از طریق فعل و انفعالات ضعیف) یا تولید جفت از یک فوتون با انرژی کافی که در حال تعامل با یک اتم ماده است ، ایجاد کرد.

انتشار پوزیترون

پوزیترون ها به طور طبیعی در پوسیدگی های β + از ایزوتوپ های رادیواکتیو طبیعی (به عنوان مثال ، پتاسیم -40) و در فعل و انفعالات کوانتوم گاما (منتشر شده توسط هسته های رادیواکتیو) با ماده تولید می شوند. آنتی نوترینوها نوع دیگری از ضد ذرات هستند که توسط رادیواکتیویته طبیعی (پوسیدگی β−) تولید می شوند. انواع مختلفی از ذرات نیز توسط اشعه های کیهانی تولید می شود (و در آنها وجود دارد). در تحقیقی که در سال 2011 توسط انجمن نجوم آمریکا منتشر شد ، پوزیترون هایی کشف شدند که از ابرهای رگبار رعد و برق سرچشمه می گیرند. پوزیترون ها در فلاش های پرتوی گاما که توسط الکترون های شتاب گرفته شده توسط میدان های الکتریکی قوی در ابرها ایجاد می شوند ، تولید می شوند. [25] همچنین مشخص شده است که ضد پروتئین ها در کمربندهای ون آلن در اطراف زمین توسط ماژول PAMELA وجود دارند. [26] [27]

ضد ذرات ، که به دلیل جرم کم ، متداول ترین آنها پوزیترون ها هستند ، در هر محیطی با دمای کافی بالا (میانگین انرژی ذرات بزرگتر از آستانه تولید جفت) نیز تولید می شوند. در طی دوره باریوژنز ، هنگامی که جهان به شدت گرم و متراکم بود ، ماده و ضد ماده به طور مداوم تولید و نابود می شدند. وجود ماده باقیمانده و عدم وجود ماده ضد باقیمانده قابل تشخیص ، [28] که عدم تقارن باریون نیز نامیده می شود ، به نقض CP نسبت داده می شود: نقض تقارن CP در ارتباط ماده با ضد ماده. مکانیسم دقیق این تخلف در طول باریوژنز یک معما باقی مانده است. [29]

تولید پوزیترون از رادیواکتیو

β +

 پوسیدگی را می توان هم تولید مصنوعی و هم تولید طبیعی دانست ، زیرا تولید رادیوایزوتوپ می تواند طبیعی یا مصنوعی باشد. شاید شناخته شده ترین رادیو ایزوتوپ طبیعی که پوزیترون تولید می کند پتاسیم 40 است ، یک ایزوتوپ پتاسیم با عمر طولانی که به عنوان ایزوتوپ اولیه پتاسیم اتفاق می افتد. حتی اگر درصد کمی از پتاسیم (0.0117٪) تنها رادیو ایزوتوپ فراوان در بدن انسان باشد. در بدن انسان با جرم 70 کیلوگرم ، در حدود 4400 هسته 40K در ثانیه تحلیل می رود. [30] فعالیت پتاسیم طبیعی 31 Bq / g است. [31] در حدود 0.001٪ از این تجزیه های 40K حدود 4000 پوزیترون طبیعی در روز در بدن انسان تولید می کنند. [32] این پوزیترون ها به زودی الکترون پیدا می کنند ، از بین می روند و جفت فوتون 511 کیلوولت تولید می کنند ، در فرآیندی مشابه (اما شدت بسیار کمتر) با آنچه در طی روش پزشکی هسته ای اسکن PET اتفاق می افتد. [نیاز به منبع]

مشاهدات اخیر نشان می دهد که سیاهچاله ها و ستاره های نوترونی مقدار زیادی پلاسمای پوزیترون-الکترون را در جت های اخترفیزیکی تولید می کنند. ابرهای زیادی از پلاسمای پوزیترون-الکترون نیز با ستاره های نوترونی در ارتباط هستند. [