Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

АНТИЧАСТИ́ЦЫ

  • рубрика

    Рубрика: Физика

  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 2. Москва, 2005, стр. 65-66

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: В.Я. Файнберг

АНТИЧАСТИ́ЦЫ, эле­мен­тар­ные час­ти­цы, имею­щие те же зна­че­ния мас­сы, спи­на и др. фи­зич. ха­рак­те­ри­стик, что и их двой­ни­ки – час­ти­цы, но от­ли­чаю­щие­ся от них зна­ком не­ко­то­рых ха­рак­те­ри­стик (напр., элек­трич. за­ря­да, маг­нит­но­го мо­мен­та, ба­ри­он­но­го чис­ла). Са­ми на­зва­ния «час­ти­ца» и «А.» в из­вест­ной мере ус­лов­ны: мож­но бы­ло бы на­звать по­зи­трон час­ти­цей, а элек­трон – А. Од­на­ко, по­сколь­ку ато­мы ве­ще­ст­ва в на­блю­дае­мой на­ми Все­лен­ной со­дер­жат элек­тро­ны и про­то­ны, для из­вест­ных к нач. 1920-х гг. эле­мен­тар­ных час­тиц – элек­тро­на и про­то­на (а позд­нее и ней­тро­на) – бы­ло при­ня­то назв. «час­ти­ца».

Вы­вод о су­ще­ст­во­ва­нии А. впер­вые сде­лан в 1930 П. Ди­ра­ком. Он по­лу­чил урав­не­ние, опи­сы­ваю­щее по­ве­де­ние элек­тро­на (час­ти­цы со спи­ном 1/2) не толь­ко при низ­ких, но и вы­со­ких энер­ги­ях, и по­ка­зал, что это урав­не­ние об­ла­да­ет но­вой сим­мет­ри­ей и опи­сы­ва­ет так­же по­ве­де­ние час­ти­цы с по­ло­жи­тель­ным за­ря­дом – по­зи­тро­на – с той же мас­сой и спи­ном, что и элек­трон. Из тео­рии Ди­ра­ка сле­до­ва­ло, что столк­но­ве­ние час­ти­цы и А. долж­но при­во­дить к ан­ни­ги­ля­ции, т. е. к ис­чез­но­ве­нию па­ры час­ти­ца – А., в ре­зуль­та­те че­го ро­жда­ют­ся две (или бо­лее) др. час­ти­цы, напр. фо­то­ны (см. Ан­ни­ги­ля­ция и ро­ж­де­ние пар). В 1932 по­зи­тро­ны бы­ли экс­пе­ри­мен­таль­но об­на­ру­же­ны в кос­мич. лу­чах К. Ан­дер­со­ном, что яви­лось бле­стя­щим под­твер­жде­ни­ем тео­рии Ди­ра­ка. С это­го вре­ме­ни на­ча­лись по­ис­ки дру­гих А. В 1936 в кос­мич. лу­чах об­на­ру­же­на ещё од­на па­ра час­ти­ца – А.: по­ло­жи­тель­ный и от­ри­ца­тель­ный мюо­ны ($μ^+$ и $μ^–$). В 1947 ус­та­нов­ле­но, что мюо­ны кос­мич. лу­чей воз­ни­ка­ют в ре­зуль­та­те рас­па­да бо­лее тя­жё­лых час­тиц – пи-ме­зо­нов ($π^+$ и $π^–$). В 1955 на ус­ко­ри­те­ле в Берк­ли (США) за­ре­ги­ст­ри­ро­ван ан­ти­про­тон, в 1956 – ан­ти­ней­трон, а за­тем мно­же­ст­во др. ан­ти­час­тиц.

Су­ще­ст­во­ва­ние и свой­ст­ва А. оп­ре­де­ля­ют­ся в со­от­вет­ст­вии с фун­дам. прин­ци­пом кван­то­вой тео­рии по­ля – её ин­вари­ант­но­стью от­но­си­тель­но CPT-пре­об­ра­зо­ва­ний. Из $CPT$-тео­ре­мы сле­ду­ет, что мас­са, спин и вре­мя жиз­ни час­ти­цы и её А. долж­ны быть оди­на­ко­вы­ми. Вслед­ст­вие ин­ва­ри­ант­но­сти от­но­си­тель­но за­ря­до­во­го со­пря­же­ния ($C$-ин­ва­ри­ант­но­сти) и про­стран­ст­вен­но­го от­ра­жения ($P$-ин­ва­ри­ант­но­сти) силь­но­го и элек­тро­маг­нит­но­го взаи­мо­дей­ст­вий яд­ра и ато­мы ан­ти­ве­ще­ст­ва долж­ны иметь иден­тич­ную струк­ту­ру. По той же при­чи­не сов­па­да­ет струк­ту­ра ад­ро­нов и их А., при­чём в рам­ках квар­ко­вой мо­де­ли со­стоя­ния ан­ти­ба­рио­нов опи­сы­ва­ют­ся точ­но так же, как со­стоя­ния ба­рио­нов с за­ме­ной со­став­ляю­щих их квар­ков на со­от­вет­ст­вую­щие ан­тик­вар­ки. Со­стоя­ния ме­зо­нов и их А. от­ли­ча­ют­ся за­ме­ной со­став­ляю­щих квар­ка и ан­тик­вар­ка на со­от­вет­ст­вую­щие ан­тик­варк и кварк. Для ис­тин­но ней­траль­ных час­тиц со­стоя­ния час­ти­цы и А. сов­па­да­ют.

В 1960-х гг. соз­да­на стан­дарт­ная мо­дель элек­тро­сла­бо­го взаи­мо­дей­ст­вия, ко­то­рая по­ра­зи­тель­но точ­но пред­ска­зала су­ще­ст­во­ва­ние и свой­ст­ва $W±$- и $Z$-бо­зо­нов, ко­то­рые бы­ли от­кры­ты в 1983. Сла­бое взаи­мо­дей­ст­вие не ин­ва­ри­ант­но от­но­си­тель­но за­ря­до­во­го со­пря­же­ния и, сле­до­ва­тель­но, на­ру­ша­ет сим­мет­рию ме­ж­ду час­ти­ца­ми и их А. В 1964 об­на­ру­же­но на­ру­ше­ние $CP$-ин­ва­ри­ант­но­сти в рас­па­дах ней­траль­ных $K$-ме­зо­нов.

В со­от­вет­ст­вии с мо­де­ля­ми Ве­ли­ко­го объ­е­ди­не­ния эф­фек­ты на­ру­ше­ния CP-ин­ва­ри­ант­но­сти в не­рав­но­вес­ных про­цес­сах с не­со­хра­не­ни­ем ба­ри­он­но­го чис­ла мог­ли при­вес­ти в очень ран­ней Все­лен­ной к ба­ри­он­ной асим­мет­рии Все­лен­ной да­же в ус­ло­ви­ях стро­го­го на­чаль­но­го ра­вен­ст­ва чис­ла час­тиц и А. Из это­го вы­те­ка­ет фи­зич. обос­но­ва­ние от­сут­ст­вия на­блю­да­тель­ных дан­ных о су­ще­ст­во­ва­нии во Все­лен­ной объ­ек­тов из ан­ти­частиц.

Лит.: Окунь Л. Б. Фи­зи­ка эле­мен­тар­ных час­тиц. 2-е изд., М., 1988.

Вернуться к началу