Пару частиц, которые при слиянии образуют фотон (или фотоны), как правило, называют частицей и античастицей. Атомы, из которых состоит Земля, Солнечная система и, вероятно, вся наша Галактика, содержат электроны. Позитрон, т. е. античастица электрона, не встречается в окружающем нас мире, а если он возникает при взаимодействии частиц высокой энергии, то всегда быстро исчезает в процессе аннигиляции с ближайшим электроном.
Однако сам по себе позитрон является стабильной частицей (в отличие, например, от свободного нейтрона). Если позитрон лишить возможности взаимодействовать с электроном, то он может существовать неограниченно долго. С этой целью можно, например, с помощью магнитного поля «отвести» позитроны в вакуум и заставить их там циркулировать по круговым траекториям сколь угодно долго. (При этом ни один позитрон не исчезнет — аннигиляция невозможна в отсутствие электронов.) На основе такого принципа в последние годы удалось даже сконструировать позитронные ускорители. Позитроны возникают здесь при бомбардировке быстрыми электронами соответствующей мишени, от которой позитроны при помощи магнитного поля отводят в тороидальную камеру (где поддерживается глубокий вакуум) и ускоряют до энергии 20 000 МэВ (20 ГэВ).
Полученный таким образом пучок позитронов высокой энергии можно направить, например, навстречу аналогичному пучку электронов, ускоренных до такой же энергии. Установку такого типа называют ускорителем на встречных пучках. Преимущество его заключается в том, что в столкновениях не участвуют элементарные частицы, входящие в состав атомного ядра,— сталкиваются только электроны со своими античастицами, причем вследствие разноименности их зарядов они испытывают действие электрического притяжения. При бомбардировке мишени из какого-либо вещества быстрыми электронами порой трудно отделить явления, вызванные столкновениями электронов с ядрами и тормозным излучением, от явлений, связанных с прямыми столкновениями между электронами. Это значительно осложняет интерпретацию наблюдаемых процессов.
При столкновениях электрона и позитрона обе частицы отклоняются от своего первоначального направления. Кроме того, при энергии столкновений выше 1 МэВ образуются уже известные нам пары новых электронов и позитронов. Таким образом, рассмотренный ранее процесс рождения пары электрон — позитрон из фотона не единственный: пары могут возникать и в прямом столкновении электронов с позитронами.
Увеличивая энергию электронов и позитронов во встречных пучках, экспериментаторы прежде всего стремились «разбить» электроны на более мелкие (составные) части. Однако при этом обнаружилось совершенно обратное явление: при энергии выше 320 МэВ в точке столкновения электронов и позитронов помимо первоначальных и вновь возникших электронов и позитронов были зарегистрированы и другие частицы — более массивные, чем электроны. По искривлению траектории этих частиц в магнитном поле было установлено, что при скоростях, значительно меньших скорости света, величина их удельного заряда q/m = 6,43-108 Кл/кг. Следовательно, это не могли быть очень быстрые электроны или позитроны, поскольку, как мы знаем, их масса может во много раз превышать массу покоя только при высоких скоростях. Неизвестные частицы, подобно электрону и позитрону, имели положительный или отрицательный заряд, но их масса покоя оказалась приблизительно в 270 раз больше массы покоя электрона.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.