正電

在T=5*10^9K的溫度下光子可以較高程度的反應(yīng)生成正負(fù)電子對，體系熱平衡時正電子數(shù)量和光子數(shù)量大致相等。

恒星們主要的核反應(yīng)就會釋放出正電子，比如我們的太陽，其中每時每刻都在發(fā)生如下反應(yīng):四個質(zhì)子聚合成1個氦核，同時釋放出兩個電子中微子和兩個正電子。

比如放射性同位素磷30就會通過正β衰變釋放正電子。

利用能量高于1兆電子伏的γ射線輻射鉛板、薄金屬箔、氣態(tài)媒質(zhì)等都有可能觀察到正電子的出現(xiàn)。

正電子雖然有了理論預(yù)言，但在實驗上還未發(fā)現(xiàn)。19世紀(jì)30年代的科學(xué)界不輕易承認(rèn)新粒子的存在。而是認(rèn)為帶正電的粒子只有質(zhì)子，所以有人認(rèn)為狄拉克方程中所出現(xiàn)的帶正電的粒子很可能就是質(zhì)子，不然為什么在實驗上沒有發(fā)現(xiàn)呢?這個想法包括狄拉克本人也曾有過。

時隔不久，1932年狄拉克的預(yù)言很快被實驗證實了，那是美國物理學(xué)家安德森(1905-1991)在研究宇宙射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)情況時發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)時，他正同密立根(基本電荷的測定者)一起研究宇宙線是電磁輻射還是粒子的問題。那時大多數(shù)人同意康普頓的論證，認(rèn)為宇宙射線是帶電粒子，密立根對此很不滿意。安德森于是想弄清楚進(jìn)入云室的宇宙射線在強磁場作用下會不會轉(zhuǎn)彎。他在云室中拍攝了一張照片，這張照片使他一夜沒合眼。他發(fā)現(xiàn)，宇宙射線進(jìn)入云室穿過鉛板后，軌跡確實發(fā)生了彎曲，而且，在高能宇宙射線穿過鉛板時，有一個粒子的軌跡和電子的軌跡完全一樣，但是彎曲的方向卻"錯"了。這就是說，這種前所未知的粒子與電子的質(zhì)量相同，但電荷卻相反，而這恰好是狄拉克所預(yù)言的正電子。當(dāng)時安德森并不知道狄拉克的預(yù)言，他把所發(fā)現(xiàn)的粒子叫做"正電子"。第二年，安德森又用γ射線轟擊方法產(chǎn)生了正電子，從而從實驗上完全證實了正電子的存在。從此以后，正電子便正式列入了基本粒子的行列。

趙忠堯是第一個觀測到正反物質(zhì)湮滅的人，也是物理學(xué)史上第一個發(fā)現(xiàn)了反物質(zhì)的物理學(xué)家。這個發(fā)現(xiàn)足以使趙忠堯獲得諾貝爾獎，當(dāng)時瑞典皇家學(xué)會也曾鄭重考慮過授予他諾貝爾獎。不幸的是，有一位在德國工作的物理學(xué)家對趙忠堯的成果提出了疑問，雖然后來事實證明趙忠堯的結(jié)果是完全準(zhǔn)確的，錯誤的是提出疑問的科學(xué)家，但這卻影響了趙忠堯的成果被進(jìn)一步確認(rèn)。1936年，為了表彰正電子的發(fā)現(xiàn)這一重要成就，瑞典皇家科學(xué)院把諾貝爾物理學(xué)獎授予了1932年在云霧室中觀測到正電子徑跡的安德遜，而不是1930年首先發(fā)現(xiàn)了正負(fù)電子湮滅的趙忠堯。(安德遜也承認(rèn)，當(dāng)他的同學(xué)趙忠堯的實驗結(jié)果出來的時候，他正在趙忠堯的隔壁辦公室，當(dāng)時他就意識到趙忠堯的實驗結(jié)果已經(jīng)表明存在著一種人們尚未知道的新物質(zhì)，他的研究是受趙忠堯的啟發(fā)才做的。)當(dāng)然，后來，作為正電子的發(fā)現(xiàn)者被證明(在趙老逝世前一年，終于可以告慰世人和趙老英魂)。

電子對的產(chǎn)生及湮滅使人們對基本粒子的認(rèn)識發(fā)生了重大的變化，人們不得不重新考慮究竟什么是基本粒子問題。本來基本粒子意味著這些粒子是構(gòu)成物質(zhì)最基本的、不可再分的單元，象電子這樣的基本粒子既不能產(chǎn)生，也不會消滅。然而，發(fā)現(xiàn)在適當(dāng)?shù)臈l件下，正、負(fù)電子對可以成對地產(chǎn)生或湮滅，也就是說可以相互轉(zhuǎn)化。物質(zhì)的各種形態(tài)可以相互轉(zhuǎn)變，這在認(rèn)識上無疑是個巨大的飛躍。在這以后又發(fā)現(xiàn)了更多的反粒子，因而更多的事實反復(fù)證實了這一規(guī)律。

1936年，安德森因發(fā)現(xiàn)正電子而獲得了該年度的諾貝爾物理獎，時年僅為31歲。

正電子(Positron,e+)，又稱陽電子

正電子是電子的反粒子，除帶正電荷外，其它性質(zhì)與電子相同。正電子是不穩(wěn)定粒子，遇到電子會與之發(fā)生湮滅(Annihilation)，放出兩個伽瑪光子(gamma ray photon)，每個能量為0.511MeV 。當(dāng)正電子與原子核接觸時，就會與核外電子發(fā)生湮滅，這就是正電子炮的原理。正電子不是地球上物質(zhì)的基本成分。正電子雖然比較穩(wěn)定,但一碰到電子就會很快湮滅而轉(zhuǎn)變?yōu)楣庾?所以不容易觀測到。 正電子的發(fā)現(xiàn)使人聯(lián)想到是否存在反質(zhì)子,反中子......,已經(jīng)證實每種粒子都存在一種和它對應(yīng)的反粒子。

有人設(shè)想,用反粒子制造反物質(zhì)(例如反氫原子),上述粒子的獲得,是向制造反氫原子邁進(jìn)的很大的一步.物質(zhì)和反物質(zhì)的結(jié)合中(湮滅中),可釋放大量的能量(比核能高幾個數(shù)量級),未來宇宙飛船有可能攜帶某種物質(zhì)和這種物質(zhì)的反物質(zhì)作為能源。

若要實現(xiàn)人類載人火星探索的偉大夢想，我們需要數(shù)噸化學(xué)燃料，相反，若使用反物質(zhì)，則僅需數(shù)十毫克，理論速度極限可達(dá)光速的十分之一。然而，事實上，這種動力的誕生也伴隨著代價。有些反物質(zhì)的反應(yīng)會生成大量高能伽馬射線。伽馬射線能分解細(xì)胞內(nèi)分子，因此，它們會對人體有害。另外，高能伽馬射線由于會使制造發(fā)動機材料的原子破裂，會讓發(fā)動機本身也具有放射性。