https://pl.wikipedia.org/wiki/Pozyton
Teoria wzbudzająca kontrowersje
W 1928 roku Paul Dirac opublikował artykuł, w którym zaproponował, że elektrony mogą mieć zarówno ładunek dodatni, jak i ujemny. Artykuł ten wprowadził równanie Diraca, unifikację mechaniki kwantowej, szczególnej teorii względności i nowej wówczas koncepcji spinu elektronu w celu wyjaśnienia efektu Zeemana. Artykuł nie przewidywał wyraźnie nowej cząstki, ale dopuszczał elektrony o dodatniej lub ujemnej energii jako rozwiązania. Hermann Weyl opublikował następnie artykuł omawiający matematyczne implikacje rozwiązania z ujemną energią. Rozwiązanie z dodatnią energią wyjaśniało wyniki eksperymentalne, ale Diraca zastanawiało równie ważne rozwiązanie z ujemną energią, które dopuszczał model matematyczny. Mechanika kwantowa nie pozwalała po prostu zignorować ujemnego rozwiązania energetycznego, jak to często robiła mechanika klasyczna w takich równaniach; podwójne rozwiązanie implikowało możliwość spontanicznego przeskakiwania elektronu między dodatnimi i ujemnymi stanami energetycznymi. Jednak żadne takie przejście nie zostało jeszcze zaobserwowane eksperymentalnie.
Dirac napisał kolejny artykuł w grudniu 1929 roku, w którym próbował wyjaśnić nieuniknione rozwiązanie z ujemną energią dla relatywistycznego elektronu. Twierdził, że "... elektron o ujemnej energii porusza się w zewnętrznym polu elektromagnetycznym tak, jakby miał ładunek dodatni". Ponadto twierdził, że cała przestrzeń może być postrzegana jako "morze" stanów ujemnej energii, które zostały wypełnione, aby zapobiec przeskakiwaniu elektronów między stanami dodatniej energii (ujemny ładunek elektryczny) i stanami ujemnej energii (ładunek dodatni). W artykule zbadano również możliwość, że proton jest wyspą na tym morzu i że w rzeczywistości może być elektronem o ujemnej energii. Dirac przyznał, że proton posiadający znacznie większą masę niż elektron stanowił problem, ale wyraził "nadzieję", że przyszła teoria rozwiąże tę kwestię.
Robert Oppenheimer zdecydowanie sprzeciwiał się temu, by proton był rozwiązaniem równania Diraca dla elektronu o ujemnej energii. Twierdził, że gdyby tak było, atom wodoru szybko uległby samozniszczeniu. Hermann Weyl w 1931 roku wykazał, że elektron o energii ujemnej musi mieć taką samą masę jak elektron o energii dodatniej. Przekonany argumentami Oppenheimera i Weyla, Dirac opublikował w 1931 roku artykuł, w którym przewidział istnienie jeszcze nie zaobserwowanej cząstki, którą nazwał "antyelektronem", która miałaby taką samą masę i ładunek przeciwny do elektronu i która wzajemnie anihilowałaby w kontakcie z elektronem.
Feynman, a wcześniej Stueckelberg, zaproponował interpretację pozytonu jako elektronu poruszającego się wstecz w czasie, reinterpretując rozwiązania ujemnej energii równania Diraca. Elektrony poruszające się wstecz w czasie miałyby dodatni ładunek elektryczny. Wheeler przywołał tę koncepcję, aby wyjaśnić identyczne właściwości wspólne dla wszystkich elektronów, sugerując, że "wszystkie są tym samym elektronem" ze złożoną, przecinającą się linią świata. Yoichiro Nambu zastosował ją później do wszelkiej produkcji i anihilacji par cząstka-antycząstka, stwierdzając, że "ewentualna kreacja i anihilacja par, które mogą wystąpić teraz i wtedy, nie jest kreacją ani anihilacją, a jedynie zmianą kierunku poruszających się cząstek, z przeszłości do przyszłości lub z przyszłości do przeszłości". Punkt widzenia wstecz w czasie jest obecnie akceptowany jako całkowicie równoważny z innymi obrazami, ale nie ma nic wspólnego z makroskopowymi terminami "przyczyna" i "skutek", które nie pojawiają się w mikroskopowym opisie fizycznym.
Po teorii przybyły eksperymenty...
Kilka źródeł twierdzi, że Dmitri Skobeltsyn po raz pierwszy zaobserwował pozyton na długo przed 1930 rokiem, a nawet już w 1923 roku. Twierdzą oni, że podczas korzystania z komory chmurowej Wilsona w celu zbadania efektu Comptona, Skobeltsyn wykrył cząstki, które zachowywały się jak elektrony, ale zakrzywiały się w przeciwnym kierunku w przyłożonym polu magnetycznym, i że zaprezentował zdjęcia tego zjawiska na konferencji w Cambridge w dniach 23-27 lipca 1928 roku. W swojej książce o historii odkrycia pozytonu z 1963 r. Norwood Russell Hanson szczegółowo przedstawił powody tego twierdzenia i być może stąd wziął się ten mit. Ale w dodatku przedstawił również sprzeciw Skobeltsyna wobec tego twierdzenia. Później Skobeltsyn odrzucił to twierdzenie jeszcze mocniej, nazywając je "niczym innym jak czystym nonsensem"
Skobeltsyn utorował drogę do ostatecznego odkrycia pozytonu poprzez dwa ważne wkłady: dodanie pola magnetycznego do swojej komory chmurowej w 1925 r. oraz odkrycie naładowanych cząstek promieni kosmicznych, za co został uhonorowany w wykładzie noblowskim Carla Andersona. Skobeltzyn zaobserwował prawdopodobne ślady pozytonów na zdjęciach wykonanych w 1931 roku, ale nie zidentyfikował ich wówczas jako takich.
https://en.wikipedia.org/wiki/Positron
Podobnie, w 1929 roku Chung-Yao Chao, student Caltech, zauważył pewne anomalie, które wskazywały na cząstki zachowujące się jak elektrony, ale z ładunkiem dodatnim, choć wyniki nie były jednoznaczne i zjawisko nie zostało zbadane.
Carl David Anderson odkrył pozyton 2 sierpnia 1932 r., za co w 1936 r. otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Anderson nie wymyślił terminu "pozyton", ale użył go zgodnie z sugestią redaktora czasopisma Physical Review, któremu pod koniec 1932 roku przedłożył swoją pracę na temat odkrycia. Pozyton był pierwszym dowodem na istnienie antymaterii i został odkryty, gdy Anderson pozwolił promieniom kosmicznym przejść przez komorę chmurową i ołowianą płytkę. Magnes otaczał tę aparaturę, powodując, że cząstki wyginały się w różnych kierunkach w zależności od ich ładunku elektrycznego. Ślad jonów pozostawiony przez każdy pozyton pojawił się na płycie fotograficznej z krzywizną odpowiadającą stosunkowi masy do ładunku elektronu, ale w kierunku, który wskazywał, że jego ładunek był dodatni.
Anderson napisał z perspektywy czasu, że pozyton mógł zostać odkryty wcześniej w oparciu o prace Chung-Yao Chao, gdyby tylko były one kontynuowane. Frédéric i Irène Joliot-Curie w Paryżu mieli dowody na istnienie pozytonów na starych fotografiach, gdy wyniki Andersona zostały opublikowane, ale odrzucili je jako protony.
Pozyton został również równolegle odkryty przez Patricka Blacketta i Giuseppe Occhialiniego w Cavendish Laboratory w 1932 roku. Blackett i Occhialini opóźnili publikację, aby uzyskać bardziej solidne dowody, więc Anderson był w stanie opublikować odkrycie jako pierwszy
Tekst i redakcja: Maciej Gdala
