АНТИЧАСТИЦЫ
АНТИЧАСТИЦЫ, совокупность элементарных частиц, имеющих те же значения масс и прочих физических характеристик, что и их «двойники» - частицы, но отличающихся от них знаком некоторых характеристик взаимодействий (например, электрического заряда, магнитного момента). Название «частица» и «античастица» в известной мере условны. Можно было бы называть антиэлектрон (положительно заряженный электрон) частицей, а электрон - античастицей. Однако атомы вещества в наблюдаемой части Вселенной содержат электроны с отрицательным зарядом, а протоны - с положительным. Поэтому для известных к началу 20-х гг. 20 в. элементарных частиц - электрона и протона (и позднее нейтрона) было принято название «частица». Вывод о существовании античастиц впервые был сделан в 1931 английским физиком П. Дираком. Он вывел релятивистское квантовое уравнение для электрона (уравнение Дирака), которое оказалось симметричным относительно знака электрического заряда: наряду с отрицательно заряженным электроном оно описывало положительно заряженную частицу той же массы - антиэлектрон. Согласно теории Дирака, столкновение частицы и античастицы должно приводить к их аннигиляции - исчезновению этой пары, в результате чего рождаются две или более других частиц, например, фотоны. В 1932 антиэлектроны были экспериментально обнаружены американским физиком К. Андерсоном. Он фотографировал ливни, образованные космическими лучами в камере Вильсона, помещённой в магнитное поле. Заряженная частица движется в магнитном поле по дуге окружности, причём частицы с зарядами разных знаков отклоняются полем в противоположные стороны. Наряду с хорошо известными тогда следами быстрых электронов Андерсон обнаружил на фотографиях совершенно такие же по внешнему виду следы положительно заряженных частиц той же массы. Эти частицы были названы позитронами. Открытие позитрона явилось блестящим подтверждением теории Дирака. С этого времени начались поиски других античастиц. В 1936 также в космических лучах были обнаружены отрицательные и положительные мюоны (m- и m+), являющиеся частицей и античастицей по отношению друг к другу. В 1947 было установлено, что мюоны космических лучей возникают в результате распада несколько более тяжёлых частиц - пи-мезонов (p-, p+). В 1955 в опытах на ускорителе были зарегистрированы первые антипротоны. Физическим процессом, в результате которого образовались антипротоны, было рождение пары протон - антипротон. Несколько позже были открыты антинейтроны. К 1981 экспериментально обнаружены античастицы практически всех известных элементарных частиц. Общие принципы квантовой теории поля позволяют сделать ряд глубоких выводов о свойствах частиц и античастиц : масса, спин, изотопический спин, время жизни частицы и её античастицы должны быть одинаковыми (в частности, стабильным частицам отвечают стабильные античастицы). Одинаковыми по величине, но противоположными по знаку должны быть не только электрические заряды (и магнитные моменты) частицы и античастицы, но и все остальные квантовые числа, которые приписываются частицам, для описания закономерностей их взаимодействий: барионный заряд, лептонный заряд, странность, «очарование» и другие. Частица, у которой все характеристики, отличающие её от античастицы, равны нулю, называют истинно нейтральной; частица и античастица таких частицц тождественны. К ним относятся, например, фотон, p0- и h-мезоны, J/y- и Y-частицы. До 1956 считалось, что имеется полная симметрия между частицами и античастицами. Это означает, что если возможен какой-либо процесс между частицами, то должен существовать точно такой же процесс и между античастицами. В 1956 было обнаружено, что такая симметрия имеется только в сильном и электромагнитном взаимодействии. В слабом взаимодействии было открыто нарушение симметрии частица - античастица. (см. Зарядовое сопряжение). Из античастиц в принципе может быть построено антивещество точно таким же образом, как вещество из частиц. Однако возможность аннигиляции при встрече с частицами не позволяет античастицам сколько-нибудь длительное время существовать в веществе. Античастицы могут долго «жить» только при условии полного отсутствия контакта с частицами вещества. Свидетельством о наличии антивещества где-нибудь «вблизи» от Вселенной было бы мощное аннигиляционное излучение, приходящее на Землю из области соприкосновения вещества и антивещества. Но пока астрофизике не известны данные, которые говорили бы о существовании во Вселенной областей, заполненных антивеществом.