Антипрото́н — заряджена елементарна частинка, маса якої дорівнює масі протона. Заряд (–4,8·10−10 CGSE) і магнітний момент (–2,793 ядерного магнетона) антипротона дорівнюють цим же величинам у протона, але знаком протилежні. Згідно з кварковою моделлю адронів (див. Кварки), антипротон складається з трьох антикварків; двох u-кварків і одного d-кварка.
Історія відкриття
Антипротон був уперше виявлений експериментально в 1955 Оуеном Чемберленом, Еміліо Сегре, К. Вігандом (С. Wiegand) і Т. Іпсилантісом (Т. Ypsilantis) з Університету Берклі на прискорювачі протонів із максимальною енергією 6,3 ГеВ. За його відкриття Еміліо Сеґре й Оуен Чемберлен отримали Нобелівську премію з фізики 1959 року.
Унаслідок збереження баріонного числа народження антипротона повинно супроводжуватися народженням протона, тому для народження антипротона необхідно, щоб сумарна кінетична енергія частинок, що стикаються, в системі центру мас перевищувала енергію спокою пари протон-антипротон. Ця умова виконувалася на прискорювачі в Берклі для зіткнення протонів з ядрами мішені.
Дослідження було поставлено таким чином. Пучок протонів із прискорювача падав на мідну мішень, у якій в результаті взаємодії протонів з ядрами міді народжувалися різні частинки. Магніти відбирали негативно заряджені частинки (переважно -мезони), відхиляючи їх у напрямі черенковських лічильників, що вимірювали швидкість частинок. Ототожнення частинки з антипротоном проводилося за величиною її маси, яка визначалася зі співвідношення між імпульсом (вимірюваним за відхиленням у магнітному полі) і швидкістю частинки. У досліді народжувалося декілька антипротонів на 1011 зіткнень протонів із мішенню.
Властивості
При відсутності речовини антипротон, як і протон, із дуже високим ступенем точності стабільний. У речовині «час життя» повільного антипротона визначається швидкістю його анігіляції.
Кулонівська взаємодія між антипротонами і ядрами може викликати утворення антипротонних атомів — зв'язаних водневоподібних систем (див. ). На малих відстанях між антипротоном і нуклоном діють ядерні сили тяжіння, які можуть приводити до утворення зв'язаної системи (). У результаті сильної (ядерного) взаємодії між антипротоном і антинуклонами можуть утворюватися ядра антиречовини, а в результаті електромагнітної (кулонівської) взаємодії між антипротоном і позитроном — атоми антиводню.
Тривале існування антипротона можливе тільки при низькій густині нуклонів — у накопичувачах заряджених частинок, а також у космічному просторі.
Антипротон також анігілює при взаємодії з нейтроном. (Це є одним з експериментальних доказів кваркової будови нуклонів) При цьому, звичайно, має зберігатись електричний заряд.
Антипротони в космічних променях
Спостереження антипротонів у космічних променях указує на наявність космічних джерел антипротонів. Таким джерелом може бути взаємодія високоенергійних частинок космічних променів із міжзоряною речовиною. Антипротони можуть також народжуватися, наприклад, в оболонці пульсара при взаємодії з її речовиною високоенергійних частинок, що прискорюються магнітним полем пульсара, а також в околиці активного ядра Галактики. У зв'язку з перевищенням спостережуваного потоку космічних антипротонів (особливо в області енергій <1 ГеВ) над очікуваним від природних джерел, обговорювалися такі можливі механізми народження антипротонів, як випаровування первинних чорних дірок, народження антипротонів в розпадах або при анігіляції гіпотетичних важких метастабільних частинок (наприклад, гравітино, ), що передбачаються деякими моделями великого об'єднання і супергравітації тощо. Останній механізм може служити основою перевірки за космологічними наслідками таких прогнозів цих моделей, які не можуть бути безпосередньо перевірені в сучасних лабораторних умовах (наприклад, мас гіпотетичних частинок суперсиметрій), але можуть відбиватися в астрофізичних даних, наприклад про поширеність легких елементів у Всесвіті.
Див. також
Посилання
Це незавершена стаття з фізики. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Antiproto n zaryadzhena elementarna chastinka masa yakoyi dorivnyuye masi protona Zaryad 4 8 10 10 CGSE i magnitnij moment 2 793 yadernogo magnetona antiprotona dorivnyuyut cim zhe velichinam u protona ale znakom protilezhni Zgidno z kvarkovoyu modellyu adroniv div Kvarki antiproton skladayetsya z troh antikvarkiv dvoh u kvarkiv i odnogo d kvarka Kvarkova struktura antiprotonaIstoriya vidkrittyaAntiproton buv upershe viyavlenij eksperimentalno v 1955 Ouenom Chemberlenom Emilio Segre K Vigandom S Wiegand i T Ipsilantisom T Ypsilantis z Universitetu Berkli na priskoryuvachi protoniv iz maksimalnoyu energiyeyu 6 3 GeV Za jogo vidkrittya Emilio Segre j Ouen Chemberlen otrimali Nobelivsku premiyu z fiziki 1959 roku Unaslidok zberezhennya barionnogo chisla narodzhennya antiprotona povinno suprovodzhuvatisya narodzhennyam protona tomu dlya narodzhennya antiprotona neobhidno shob sumarna kinetichna energiya chastinok sho stikayutsya v sistemi centru mas perevishuvala energiyu spokoyu pari proton antiproton Cya umova vikonuvalasya na priskoryuvachi v Berkli dlya zitknennya protoniv z yadrami misheni Doslidzhennya bulo postavleno takim chinom Puchok protoniv iz priskoryuvacha padav na midnu mishen u yakij v rezultati vzayemodiyi protoniv z yadrami midi narodzhuvalisya rizni chastinki Magniti vidbirali negativno zaryadzheni chastinki perevazhno p displaystyle pi mezoni vidhilyayuchi yih u napryami cherenkovskih lichilnikiv sho vimiryuvali shvidkist chastinok Ototozhnennya chastinki z antiprotonom provodilosya za velichinoyu yiyi masi yaka viznachalasya zi spivvidnoshennya mizh impulsom vimiryuvanim za vidhilennyam u magnitnomu poli i shvidkistyu chastinki U doslidi narodzhuvalosya dekilka antiprotoniv na 1011 zitknen protoniv iz mishennyu VlastivostiPri vidsutnosti rechovini antiproton yak i proton iz duzhe visokim stupenem tochnosti stabilnij U rechovini chas zhittya povilnogo antiprotona viznachayetsya shvidkistyu jogo anigilyaciyi Kulonivska vzayemodiya mizh antiprotonami i yadrami mozhe viklikati utvorennya antiprotonnih atomiv zv yazanih vodnevopodibnih sistem div Na malih vidstanyah mizh antiprotonom i nuklonom diyut yaderni sili tyazhinnya yaki mozhut privoditi do utvorennya zv yazanoyi sistemi U rezultati silnoyi yadernogo vzayemodiyi mizh antiprotonom i antinuklonami mozhut utvoryuvatisya yadra antirechovini a v rezultati elektromagnitnoyi kulonivskoyi vzayemodiyi mizh antiprotonom i pozitronom atomi antivodnyu Trivale isnuvannya antiprotona mozhlive tilki pri nizkij gustini nukloniv u nakopichuvachah zaryadzhenih chastinok a takozh u kosmichnomu prostori Antiproton takozh anigilyuye pri vzayemodiyi z nejtronom Ce ye odnim z eksperimentalnih dokaziv kvarkovoyi budovi nukloniv Pri comu zvichajno maye zberigatis elektrichnij zaryad Antiprotoni v kosmichnih promenyahSposterezhennya antiprotoniv u kosmichnih promenyah ukazuye na nayavnist kosmichnih dzherel antiprotoniv Takim dzherelom mozhe buti vzayemodiya visokoenergijnih chastinok kosmichnih promeniv iz mizhzoryanoyu rechovinoyu Antiprotoni mozhut takozh narodzhuvatisya napriklad v obolonci pulsara pri vzayemodiyi z yiyi rechovinoyu visokoenergijnih chastinok sho priskoryuyutsya magnitnim polem pulsara a takozh v okolici aktivnogo yadra Galaktiki U zv yazku z perevishennyam sposterezhuvanogo potoku kosmichnih antiprotoniv osoblivo v oblasti energij lt 1 GeV nad ochikuvanim vid prirodnih dzherel obgovoryuvalisya taki mozhlivi mehanizmi narodzhennya antiprotoniv yak viparovuvannya pervinnih chornih dirok narodzhennya antiprotoniv v rozpadah abo pri anigilyaciyi gipotetichnih vazhkih metastabilnih chastinok napriklad gravitino sho peredbachayutsya deyakimi modelyami velikogo ob yednannya i supergravitaciyi tosho Ostannij mehanizm mozhe sluzhiti osnovoyu perevirki za kosmologichnimi naslidkami takih prognoziv cih modelej yaki ne mozhut buti bezposeredno perevireni v suchasnih laboratornih umovah napriklad mas gipotetichnih chastinok supersimetrij ale mozhut vidbivatisya v astrofizichnih danih napriklad pro poshirenist legkih elementiv u Vsesviti Div takozhProtonPosilannyaCe nezavershena stattya z fiziki Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi