ძველი ხალხის სამყარო იყო მარტივი, გასაგები და შედგებოდა ოთხი ელემენტისაგან: წყალი, დედამიწა, ცეცხლი და ჰაერი (ჩვენი თანამედროვე გაგებით ეს ნივთიერებები შეესაბამება: თხევად, მყარ, აირისებრ მდგომარეობას და პლაზმას). ბერძენი ფილოსოფოსები ბევრად შორს წავიდნენ და გაარკვიეს, რომ მთელი მატერია იყოფა უმცირეს ნაწილაკებად - ატომებად (ბერძნულიდან "განუყოფელი"). მომდევნო თაობების წყალობით, შესაძლებელი გახდა იმის გაგება, რომ მიმდებარე სივრცე გაცილებით რთულია, ვიდრე თავიდან წარმოვიდგენდით. ამ სტატიაში ვისაუბრებთ იმაზე, თუ რა არის პოზიტრონი და მისი საოცარი თვისებები.
პოზიტრონის აღმოჩენა
მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ ატომი (ეს სავარაუდოდ მთლიანი და განუყოფელი ნაწილაკი) შედგება ელექტრონების (უარყოფითად დამუხტული ელემენტები), პროტონებისა და ნეიტრონებისგან. მას შემდეგ, რაც ბირთვულმა ფიზიკოსებმა ისწავლეს ნაწილაკების აჩქარება სპეციალურ კამერებში, მათ უკვე აღმოაჩინეს მათი 200-ზე მეტი სხვადასხვა სახეობა, რომლებიც არსებობს კოსმოსში.
მაშ რა არის პოზიტრონი? 1931 წელს მისი გამოჩენა თეორიულად იწინასწარმეტყველა ფრანგმა ფიზიკოსმა პოლ დირაკმა. რელატივისტური პრობლემის გადაჭრის პროცესში მივიდა დასკვნამდე, რომ ელექტრონის გარდა ბუნებაში ზუსტად უნდა არსებობდესიგივე ნაწილაკი იდენტური მასით, მაგრამ მხოლოდ დადებითი მუხტით. მოგვიანებით მას "პოზიტრონი" უწოდეს.
აქვს მუხტი (+1), განსხვავებით (-1) ელექტრონისა და მსგავსი მასის დაახლოებით 9, 103826 × 10-31 კგ.
მიუხედავად წყაროსა, პოზიტრონი ყოველთვის მიდრეკილია „გაერთიანდეს“ნებისმიერ ახლომდებარე ელექტრონთან.
მათ შორის ერთადერთი განსხვავებაა მუხტი და სამყაროში ყოფნა, რომელიც გაცილებით დაბალია ვიდრე ელექტრონის. როგორც ანტიმატერია, ნაწილაკი, რომელიც კონტაქტში შედის ჩვეულებრივ მატერიასთან, ფეთქდება სუფთა ენერგიით.
მას შემდეგ რაც გაიგეს რა არის პოზიტრონი, მეცნიერებმა უფრო შორს წავიდნენ თავიანთ ექსპერიმენტებში, რითაც კოსმოსურ სხივებს საშუალება მისცეს გაევლო ღრუბლოვანი კამერით, რომელიც დაცულია ტყვიით და დაინსტალირებულია მაგნიტურ ველში. იქ შეიძლებოდა ელექტრონ-პოზიტრონის წყვილების დაკვირვება, რომლებიც ზოგჯერ იქმნებოდა და გამოჩენის შემდეგ აგრძელებდა მოძრაობას საპირისპირო მიმართულებით მაგნიტურ ველში.
ახლა მე მესმის რა არის პოზიტრონი. ნეგატიური ანალოგის მსგავსად, ანტინაწილაკი რეაგირებს ელექტრომაგნიტურ ველებზე და შეიძლება შეინახოს შეზღუდულ სივრცეში შეზღუდვის ტექნიკის გამოყენებით. გარდა ამისა, მას შეუძლია გაერთიანდეს ანტი-პროტონებთან და ანტინეიტრონებთან, რათა შექმნას ანტიატომები და ანტი-მოლეკულები.
პოზიტრონები არსებობს კოსმოსურ გარემოში დაბალი სიმკვრივით, ამიტომ ზოგიერთი ენთუზიასტის მიერ იქნა შემოთავაზებული მეთოდები ანტიმატერიის მოსავლის მისაღებად მისი ენერგიის გამოსაყენებლად.
განადგურება
თუ პოზიტრონი და ელექტრონი ერთმანეთს გზაში შეხვდებიან, მაშინ ეს მოხდებაფენომენი, როგორიცაა განადგურება. ანუ ორივე ნაწილაკი გაანადგურებს ერთმანეთს. თუმცა მათი შეჯახებისას კოსმოსში გამოიყოფა გარკვეული რაოდენობის ენერგია, რაც მათ ჰქონდათ და გამა გამოსხივებას უწოდებენ. განადგურების ნიშანია ორი გამა კვანტის (ფოტონების) გამოჩენა, რომლებიც მოძრაობენ სხვადასხვა მიმართულებით იმპულსის შესანარჩუნებლად.
ასევე არსებობს საპირისპირო პროცესი - როდესაც ფოტონი გარკვეულ პირობებში შეიძლება კვლავ გადაიქცეს ელექტრონ-პოზიტრონის წყვილად.
იმისთვის, რომ ეს წყვილი დაიბადოს, ერთმა გამა-კვანტმა უნდა გაიაროს რაღაც ნივთიერება, მაგალითად, ტყვიის ფირფიტაში. ამ შემთხვევაში ლითონი შთანთქავს იმპულსს, მაგრამ ათავისუფლებს ორ საპირისპიროდ დამუხტულ ნაწილაკს სხვადასხვა მიმართულებით.
აპლიკაციის სფერო
ჩვენ გავარკვიეთ, რა ხდება, როდესაც ელექტრონი ურთიერთქმედებს პოზიტრონთან. ნაწილაკი ამჟამად ყველაზე ფართოდ გამოიყენება პოზიტრონის ემისიური ტომოგრაფიაში, სადაც პაციენტში შეჰყავთ მცირე რაოდენობით რადიოიზოტოპი, რომელსაც აქვს ხანმოკლე ნახევარგამოყოფის პერიოდი, და მოკლე ლოდინის პერიოდის შემდეგ, რადიოიზოტოპი კონცენტრირდება ინტერესის ქსოვილებში და იწყებს რღვევას. ქვემოთ, ათავისუფლებს პოზიტრონებს. ეს ნაწილაკები რამდენიმე მილიმეტრს მოძრაობენ, სანამ ელექტრონთან შეჯახებას და გამა სხივებს გამოყოფენ, რომლებიც სკანერმა შეიძლება დაიჭიროს. ეს მეთოდი გამოიყენება სხვადასხვა დიაგნოსტიკური მიზნებისთვის, მათ შორის ტვინის შესწავლისა და კიბოს უჯრედების გამოვლენისთვის მთელ სხეულში.
ასე რომ, inამ სტატიაში ჩვენ გავიგეთ, თუ რა არის პოზიტრონი, როდის და ვის მიერ იქნა აღმოჩენილი, მისი ურთიერთქმედება ელექტრონებთან, ისევე როგორც ის სფერო, რომელშიც მის შესახებ ცოდნა პრაქტიკული გამოყენებაა.
