其实在安德森之前,曾有一对夫妇科学家——约里奥·居里夫妇(皮埃尔·居里夫妇的女婿与女儿)首先观察到正电子的存在,但这并未引起他们的重视,从而错过了这一伟大发现。这对居里夫妇也为人类作出过杰出贡献,他们除错过了正电子的发现外,还同样错过了中子的发现及核裂变的发现,以致于三次走到诺贝尔物理学奖的门槛前而终未能破门而入。但因他们在放射性方面的杰出贡献,他们仍获得了1935年的诺贝尔化学奖。
正电子,其质量为m=9.1×10-31千克,电量为g=+1.6×10-19库仑,自旋与电子相同。正电子是如何被检测出来的呢?这就要借助于电磁场中的云雾室了。
我们知道,每一种物质都存在饱和蒸汽压,当外界压强大于该物质的饱和蒸汽压时,这种物质的蒸汽就开始凝结成液滴。但是如果蒸汽很纯净,这时即使外界压强超过了它的饱和蒸汽压,蒸汽却不会自动凝结,这就成了过饱和气体。如果这时在过饱和气体中加上一个很小的扰动,如带电粒子的存在或其它杂质的存在,气体就会以这个杂质为核心迅速凝结成小液滴。因此当带电粒子在过饱和蒸汽中飞行时,蒸汽就会沿着粒子飞行的径迹凝结,从而我们通过观测这些液滴的轨迹,就可以知道粒子的运动情况,这就是云雾室,是由著名物理学家威尔逊发明的,因此又名威尔逊云室。
正电子(Positron,e+),又称阳电子
正电子是电子的反粒子,除带正电荷外,其它性质与电子相同。正电子是不稳定粒子,遇到电子会与之发生湮灭(Annihilation),放出两个伽玛光子(gamma ray photon),每个能量为0.511MeV。当正电子与原子核接触时,就会与核外电子发生湮灭,这就是正电子炮的原理。正电子不是地球上物质的基本成分。正电子虽然比较稳定,但一碰到电子就会很快湮灭而转变为光子,所以不容易观测到。正电子的发现使人联想到是否存在反质子,反中子......,已经证实每种粒子都存在一种和它对应的反粒子。 共6张 正电子湮没
有人设想,用反粒子制造反物质(例如反氢原子),上述粒子的获得,是向制造反氢原子迈进的很大的一步。物质和反物质的结合中(湮灭中),可释放大量的能量(比核能高几个数量级),未来宇宙飞船有可能携带某种物质和这种物质的反物质作为能源。
若要实现人类载人火星探索的伟大梦想,我们需要数吨化学燃料,相反,若使用反物质,则仅需数十毫克,理论速度极限可达光速的十分之一。然而,事实上,这种动力的诞生也伴随着代价。有些反物质的反应会生成大量高能伽马射线。伽马射线能分解细胞内分子,因此,它们会对人体有害。另外,高能伽马射线由于会使制造发动机材料的原子破裂,会让发动机本身也具有放射性。