Antiproton
| Antiproton | |
|---|---|
 | |
| Clasificare | Fermion |
| Compoziţie | 2 antiquark sus , 1 antiquark jos |
| Familie | Hadroni |
| grup | Antibaryoni |
| Interacțiuni | Puternic , slab , electromagnetic , gravitațional |
| Simbol | p |
| Antiparticulă | Proton |
| Descoperire | Emilio Segré și Owen Chamberlain (1955) |
| Proprietăți fizice | |
| Masa | 938 MeV / c 2 |
| Incarcare electrica | −1 și |
| A învârti | 1 ⁄ 2 |
| Isospin | 1 ⁄ 2 |
Antiprotonul (simbol , pronunțat p-bar) este antiparticula protonului , cu masă și spin egale și sarcină electrică opusă.
Antiprotonii sunt în mod inerent stabili, dar în natură au o durată scurtă, deoarece orice coliziune cu un proton determină anihilarea ambelor particule cu eliberare de energie (anihilarea proton-antiproton produce pioni ).
Istorie și descoperire
Existența antiprotonului a fost propusă de Paul Dirac în timpul discursului său la predarea Premiului Nobel pentru fizică în 1933 , [1] primit pentru studiile sale anterioare care demonstraseră validitatea soluțiilor cu + și - semne ale ecuației de către Einstein , prezicând astfel existența antimateriei .
Predicția lui Dirac a fost confirmată experimental în 1955 de Emilio Segrè și Owen Chamberlain la Laboratorul Național Lawrence Berkeley din Berkeley , California . Descoperirea antiprotonului, efectuată la sincrotronul Bevatron cu coliziuni proton - nucleon , a câștigat atât Premiul Nobel pentru fizică în 1959 . [2] [3]
Lista celor mai recente experimente de detectare a razelor cosmice antiproton
- BESS : experiment purtat cu balonul, zburat în 1993, 1995, 1997, 2000, 2002, 2004 (Polar-I) și 2007 (Polar-II).
- CAPRICE: experiment purtat cu balonul, zburat în 1994 [4] și 1998.
- HEAT: experiment cu balon, lansat în 2000.
- AMS : Experiment spațial, prototip pe naveta spațială în 1998, către Stația Spațială Internațională , lansat în mai 2011.
- PAMELA : experiment prin satelit pentru a detecta razele cosmice și antimateria din spațiu, lansat în iulie 2006. 28 de antiprotoni descoperiți în Anomalia Atlanticului de Sud . [5]
Ultimele studii
La 5 noiembrie 2015 , forța de atracție între antiprotoni [6] [7] este confirmată pentru prima dată printr-un experiment al colaborării STAR în acceleratorul RHIC .
Compoziţie
Un antiproton este format din două antiquark-uri în sus și unul antiquark în jos .
Toate proprietățile măsurate până acum corespund cu cele ale protonului, cu excepția evidentă a sarcinii și a momentului magnetic care au semne opuse.
În iunie 2006 , în timpul experimentului ASACUSA de la CERN, a fost posibil să se măsoare cu precizie masa antiprotonului care s-a dovedit a fi de 1836,153674 ori cea a electronului, adică aceeași valoare ca cea a protonului. Măsurarea a fost efectuată prin spectroscopie laser pe heliu antiprotonic . [8]
Existența în natură
Antiprotonii au fost detectați în razele cosmice de peste 25 de ani, mai întâi prin experimente cu baloane sonore și mai recent de către detectoarele de pe sateliți. Se crede că prezența lor în razele cosmice rezultă din coliziunile dintre protoni și nucleele mediului interstelar , prin reacție
- Proton + A → Proton + Antiproton + Proton + A
unde A reprezintă un nucleu interstelar.
Antiprotonul secundar se propagă apoi prin galaxia limitată de câmpul magnetic galactic.
Spectrul energetic al antiprotonilor cu raze cosmice este în prezent măsurabil cu precizie și este în acord cu calculele teoretice bazate pe producția de raze cosmice. [9] Aceasta plasează, de asemenea, o limită superioară numărului de antiprotoni care se pot forma prin căi exotice, cum ar fi anihilarea particulelor supersimetrice galactice de materie întunecată sau evaporarea unei găuri negre primordiale .
Aceasta plasează, de asemenea, o limită inferioară perioadei de înjumătățire a antiprotonului de 1-10 milioane de ani. Deoarece timpul de ședere al antiprotonului în mediul galactic este de aproximativ 10 milioane de ani, un timp de decădere intrinsecă ar modifica perioada de ședere și ar distorsiona spectrul antiprotonilor din razele cosmice. Acest lucru este semnificativ mai important decât cele mai bune măsurători de laborator ale timpului de înjumătățire:
- LEAR la CERN : 0,08 ani
- anti-hidrogen în capcana lui Penning : 0,28 ani [10]
- APEX la Fermilab : 50.000 de ani pentru reacție → μ− + X și 300.000 de ani în cazul → e− + γ
Simetria CPT prezice că proprietățile antiprotonului sunt exact legate de cele ale protonului. În special, masa și timpul de descompunere trebuie să fie aceleași cu cele ale protonului, în timp ce sarcina electrică și momentul magnetic trebuie să fie egale în valoare absolută și opuse în semn. Simetria CPT este o consecință fundamentală a teoriei câmpului cuantic , până acum nu au fost descoperite încălcări ale acesteia.
Un antiproton și un antineutron formează împreună o antideutonă .
Existența în laborator
Antiprotonii au fost produși frecvent la Fermilab , la acceleratorul Tevatron pentru experimente de coliziune între nuclizi și apoi anihilați cu protoni, deoarece utilizarea antiprotonilor permite obținerea coliziunilor la energii mai mari între quark și antiquark , în comparație cu ceea ce s-ar întâmpla în coliziile proton - proton .
Producerea unei perechi proton-antiproton necesită o energie echivalentă cu o temperatură de 10 milioane K. La CERN și în alte laboratoare, protonii sunt accelerați în interiorul sincrotronilor și sunt trimiși ulterior asupra etichetelor metalice fixe. O serie de particule și antiparticule sunt astfel formate din energia de impact: în special antiprotonii sunt separați prin aplicarea unui câmp magnetic puternic sub vid la ieșirea produselor de impact.
Notă
- ^ Discursul lui Dirac la Premiul Nobel din 1933
- ^ Lectura Nobel, Emilio Segrè: Proprietățile antinucleonilor
- ^ Nobel Lecture, Owen Chamberlain: The early antiproton work
- ^ Experiment Caprice
- ^ O. Adriani, GC Barbarino, GA Bazilevskaya, R. Bellotti, M. Boezio, EA Bogomolov, M. Bongi, V. Bonvicini, S. Borisov, S. Bottai, A. Bruno, F. Cafagna, D. Campana, R. Carbone, P. Carlson, M. Casolino, G. Castellini, L. Consiglio, MP De Pascale, C. De Santis, N. De Simone, V. Di Felice, AM Galper, W. Gillard, L. Grishantseva, G. Jerse, AV Karelin, MD Kheymits, SV Koldashov și SY Krutkov, Discovery of Geomagnically Trapped Cosmic-Ray Antiprotons , în The Astrophysical Journal Letters , vol. 737, nr. 2, 2011, pp. L29, Bibcode : 2011ApJ ... 737L..29A , DOI : 10.1088 / 2041-8205 / 737/2 / L29 , arXiv : 1107.4882v1 .
- ^ Măsurarea interacțiunii dintre antiprotoni , în Știință , 5 noiembrie 2015. Adus pe 5 noiembrie 2015 .
- ^ Măsurarea interacțiunii dintre antiprotoni , în natură , 5 noiembrie 2015. Adus pe 5 noiembrie 2015 .
- ^ Hori M și colab., Determinarea raportului de masă antiproton-electron prin spectroscopie laser de precizie a pHe + , în Phys Rev Lett , vol. 96, nr. 24, 2006, p. 243401, DOI : 10.1103 / PhysRevLett.96.243401 , PMID 16907239 .
- ^ Dallas C. Kennedy, Antiprotonii cu raze cosmice , în Proc. SPIE , voi. 2806, 2000, p. 113, DOI : 10.1117 / 12.253971 .
- ^ C. Case și colab. , Particle Data Group ( PDF ), în European Physical Journal C , vol. 3, 1998, p. 613, DOI : 10.1007 / s10052-998-0104-x . Adus la 12 noiembrie 2010 (arhivat din original la 16 iulie 2011) .
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikționarul conține dicționarul lema « antiproton » -
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe antiproton
| Controlul autorității | LCCN (EN) sh85005737 · GND (DE) 4142732-4 |
|---|
