Античастица
Античастица, в физике — частица, большинство количественных характеристик которой противоположны по знаку характеристикам заданной частицы.
Чаще всего при этом рассматривают субатомные частицы; по поводу античастиц таких более сложных частей вещества, как атомы или молекулы, речь идёт об антивеществе[⇨].
Если частица обозначается, как «ч», то её античастица — как «ч̄». Античастица для ч̄ является исходной частицей ч. Для некоторых заряженных частиц черта сверху не пишется, вместо чего электрический заряд[⇨] обозначается надстрочными знаками + или −, что подразумевает, что так обозначаемые объекты являются античастицами друг другу.
Приставка «анти-» употребляется в этом смысле с названиями конкретных частиц или их классов, хотя некоторые античастицы имеют отдельные имена. Например, положительно заряженный позитрон является антилептоном, античастицей отрицательно заряженного лептона электрона.
Описание[править]
Характеристики, выражаемые неотрицательными величинами, равны для античастицы и частицы. Это имеет место для массы покоя (обозначается m или m0) или абсолютной величины внутреннего углового момента (спина; обозначается J или S). Прочие квантовые числа частицы и античастицы противоположны, то есть, составляют в сумме 0. В частности, античастица имеет противоположный электрический заряд. Это означает, что допускающие суммирование сохраняющиеся величины пары «частица + античастица» равны нулю, что даёт ей возможность превратиться в чистую энергию в процессе аннигиляции.
Бывают и частицы, являющиеся античастицами самим себе. Таковы, например, фотон (фундаментальная частица) или позитроний (нестабильная атомоподобная система). Субатомные частицы с таким свойством традиционно называются истинно нейтральными.
Теоретически возможны фермионы Майораны, у которых античастицей фермиона с левой спиральностью является тот же самый фермион с правой спиральностью, и наоборот. Наиболее естественной такая модель выглядит для безмассовой частицы. Существуют ли фермионы Майораны в природе, неизвестно.
Антивещество[править]
Экспериментально наблюдались антиатомы (состоящие из антиядер и позитронов) и антимолекулы (состоящие из антиатомов). Считается, что античастица возможна для сколь угодно сложного тела, что опирается на принцип CPT-симметрии. Производство антивещества чрезвычайно затратно ввиду необходимой энергии; антивещество также крайне трудно хранить из-за опасности аннигиляции с обычным веществом.
Античастицы (обычных лептонов или барионов) образуется в некоторых природных процессах. Однако, в нашей галактике (как и, предположительно, в других) нет значительных количеств антивещества.
История изучения[править]
Необходимость существования античастиц у фермионов, имеющих положительную массу покоя, понял Поль Дирак в ходе разработки своей теории фермионов: см. уравнение Дирака и море Дирака. Позже была открыта C-симметрия (и связанные с нею), что указало на универсальность этого явления в мире частиц.