โพซิตรอน

โพซิตรอน () หรือ แอนติอิเล็กตรอน () เป็นปฏิยานุภาคหรือปฏิสสารของอิเล็กตรอน โพซิตรอนมีประจุไฟฟ้าเป็น +1 มีสปินเป็น 1/2 และมีมวลเท่ากับอิเล็กตรอน ถ้าโพซิตรอนพลังงานต่ำชนกับอิเล็กตรอนพลังงานต่ำจะเกิดการประลัย (annihilation) คือมีการเกิดโฟตอนรังสีแกมมา 2 โฟตอนหรือมากกว่า
โพซิตรอนอาจจะเกิดจากการสลายตัวของการปลดปล่อยโพซิตรอนกัมมันตรังสี (ผ่านอันตรกิริยาอย่างอ่อน) หรือโดยการผลิตคู่จากโฟตอนที่มีพลังงานเพียงพอ

ประวัติ

ทฤษฎี

ในปี 1928 พอล  ดิแรก  (Paul Dirac)  ได้ตีพิมพ์รายงานวิจัยเสนอว่าอิเล็กตรอนสามารถมีได้ทั้งประจุบวกและประจุลบ  รายงานวิจัยนี้ได้แนะนำสมการดิแรก, การผสมผสานของกลศาสตร์ควอนตัม, ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและว่าด้วยแนวคิดใหม่ของอิเล็กตรอนสปินเพื่ออธิบายปรากฏการณ์ซีแมน (Zeeman effect) รายงานวิจัยไม่ได้ทำนายถึงอนุภาคใหม่อย่างแน่ชัดนัก, แต่ก็ยังอนุญาตให้อิเล็กตรอนที่มีทั้งพลังงานที่เป็นบวกหรือลบเป็นวิธีสำหรับแก้ไขปัญหาอยู่ การแก้ปัญหาพลังงานที่มีค่าบวกถูกอธิบายได้ด้วยผลการทดลอง, แต่ก็ยังอนุญาตให้มีอิเล็กตรอนที่มีพลังงานบวกหรือลบอย่างใดอย่างหนึ่งเป็นวิธีในการแก้ไขปัญหา การแก้ปัญหาพลังงานในเชิงบวกถูกอธิบายได้ด้วยผลการทดลอง แต่ดิแรกก็ยังคงเกิดความฉงนสนเท่ห์กับการแก้ปัญหาพลังงานที่มีค่าเชิงลบที่มีความถูกต้องเท่าเทียมกันซึ่งแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ได้อนุญาตให้มีได้  กลศาสตร์ควอนตัมนั้นไม่อนุญาตให้มีการแก้ปัญหาเกี่ยวกับพลังงานที่มีค่าเป็นจำนวนติดลบได้, เหมือนดังเช่นกับในกลศาสตร์แบบดั้งเดิมที่มักจะได้กระทำกับในสมการที่เกี่ยวข้องกับพลังงานที่มีค่าติดลบดังกล่าว โดยที่จะเป็นแค่เพียงแค่ถูกละเว้นไว้ในฐานที่เข้าใจกัน  ซึ่งทางออกของการแก้ปัญหาแบบคู่ขนานนี้ได้ส่อแสดงนัยให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการกระโดดข้ามไปมาตามธรรมชาติระหว่างสถานะของพลังงานที่เป็นบวกและลบของอิเล็กตรอน  อย่างไรก็ตาม, การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นดังกล่าวก็ยังคงไม่ได้ถูกสังเกตการณ์โดยทางการทดลองทางฟิสิกส์แต่อย่างใด  เขาได้พูดถึงปัญหาที่เกิดขึ้นจากความขัดแย้งกันระหว่างแนวคิดทางทฤษฎีและการสังเกตการณ์ทางการทดลองนี้ว่าเป็น "ความยากลำบาก" ที่ "ไม่อาจตัดสินใจได้"

ดิแรกได้เขียนรายงานการติดตามผลในเดือนธันวาคม ปี 1929 ที่พยายามจะอธิบายการแก้ปัญหาพลังงานที่มีค่าเป็นลบนี้ที่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้สำหรับอิเล็กตรอนในรูปแบบทฤษฎีที่มีลักษณะเป็นเชิงสัมพัทธ์  
เขาโต้แย้งว่า " ... อิเล็กตรอนประกอบไปด้วยพลังงานเชิงลบที่เคลื่อนที่อยู่ในภายนอกสนาม [แม่เหล็กไฟฟ้า] ราวกับว่าจะถูกนำพาให้เคลื่อนที่ไปโดยประจุบวก"  เขายังยืนยันว่าทุก ๆ พื้นที่จะได้รับการพิจารณาว่าเป็น "ทะเล" ของสถานะพลังงานเชิงลบ ("sea" of negative energy states) ที่ได้รับการเติมเต็ม, เพื่อป้องกันการกระโดดของอิเล็กตรอนระหว่างสถานะพลังงานบวก (ประจุไฟฟ้าลบ) และสถานะพลังงานลบ (ประจุไฟฟ้าบวก)  บทความนี้ยังได้สำรวจความเป็นไปได้ที่โปรตอนจะเป็นเกาะในทะเลแห่งนี้ และแท้จริงแล้วมันอาจจะเป็นอิเล็กตรอนพลังงานลบ

ดูเพิ่ม 

 Beta particle
 Buffer-gas trap
 List of particles
 Positronium
 Positronic brain

อ้างอิง

ลิ้งค์ภายนอก 

 What is a Positron? (from the Frequently Asked Questions :: Center for Antimatter-Matter Studies)
 Website about positrons and antimatter 
 Positron information search at SLAC
 Positron Annihilation as a method of experimental physics used in materials research. 
 New production method to produce large quantities of positrons
 Website about antimatter (positrons, positronium and antihydrogen). Positron Laboratory, Como, Italy
 Website of the AEgIS: Antimatter Experiment: Gravity, Interferometry, Spectroscopy, CERN
 Synopsis: Tabletop Particle Accelerator ... new tabletop method for generating electron–positron streams.

ปฏิสสาร
ฟิสิกส์อนุภาค
หลักการสำคัญของฟิสิกส์