Phân cực

Phân cực là một phản hạt của electron có cùng khối lượng và spin nhưng điện tích trái dấu với electron. Phân cực là phản hạt đầu tiên được phát hiện trong thế giới các hạt vi mô.

Trong chân không, phân cực có thể tồn tại lâu dài với thời gian sống khoảng 4,3×10 năm, nhưng trong môi trường bị hủy bởi electron gần như ngay lập tức.

Lịch sử phát hiện và nghiên cứu

Năm 1928, Paul Dirac đã đưa ra ý tưởng rằng electron có thể có cả năng lượng dương và âm, và giới thiệu phương trình Dirac để thống nhất cơ học lượng tử và thuyết tương đối hẹp. Ông đã dự đoán sự tồn tại của phân cực từ phương trình năng lượng âm. Vào năm 1932, Carl David Anderson phát hiện phân cực trong các tia vũ trụ, xác nhận những dự đoán của Dirac và nhận giải Nobel vật lý vào năm 1936.

Anderson không sử dụng thuật ngữ phân cực, nhưng đã cho phép sử dụng nó khi bài báo về phát hiện này được gửi đến tạp chí Physical Review năm 1932. Phân cực là dấu hiệu phản vật chất đầu tiên được phát hiện khi Anderson chiếu các tia vũ trụ qua một buồng mây và đĩa chì. Một nam châm bao quanh thiết bị này đã làm cho các hạt uốn cong theo nhiều hướng khác nhau tùy thuộc vào điện tích của chúng. Các tia ion bị uốn cong theo hướng ngược lại với mỗi phân cực, được để lại trên tấm ảnh với đường cong phù hợp với tỉ lệ khối lượng-điện tích của electron, nhưng hướng khác biệt cho thấy rằng nó mang điện tích dương.

Anderson đã viết rằng phân cực có thể được phát hiện sớm hơn dựa trên công trình của Chung-Yao Chao, chỉ cần nó được theo đuổi đến cùng. Frédéric và Irène Joliot-Curie tại Paris đã đưa ra bằng chứng về phân cực trên các tấm ảnh cũ khi kết quả của Anderson được công bố, nhưng họ đã nhầm lẫn chúng với proton.

Phân cực cũng được phát hiện đồng thời bởi Patrick Blackett và Giuseppe Occhialini tại Phòng thí nghiệm Cavendish Laboratory vào năm 1932. Blackett và Occhialini đã chậm công bố để tìm kiếm những dấu hiệu chắc chắn hơn, vì vậy Anderson đã trở thành người đầu tiên công bố phát hiện này.

Thuộc tính

Phân cực có ba tương tác chính có thể xem xét:

• Tán xạ với các hạt mang điện nói chung
• Tạo ra hạt muon μ
• Hủy cặp với electron để tạo ra cặp photon gamma bay ngược chiều nhau