Номер 2, страница 250 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 5. Элементы квантовой физики. Параграф 64. Элементарные частицы. Вопросы для самопроверки - номер 2, страница 250.

Условие.

2. Что такое античастицы?

Решение.

Античастица — это элементарная частица, являющаяся «двойником» другой элементарной частицы. У античастицы такая же масса и спин, как и у её частицы-партнёра, но противоположные по знаку аддитивные квантовые числа, такие как электрический заряд, барионное и лептонное числа, странность и т.д. Практически у каждой известной частицы есть своя античастица.

Классическим примером является пара электрон-позитрон. Электрон ($e^−$) — это частица с отрицательным электрическим зарядом. Его античастица — позитрон ($e^+$) — обладает в точности такой же массой, но положительным электрическим зарядом. Аналогично, протон ($p^+$) имеет античастицу — антипротон ($\bar{p}^−$), который имеет ту же массу, но отрицательный заряд.

Некоторые частицы, не имеющие заряда, например, фотон ($\gamma$) или Z-бозон, являются собственными античастицами. Такие частицы называются истинно нейтральными. Другие нейтральные частицы, такие как нейтрон ($\text{n}$), не являются истинно нейтральными. Антинейтрон ($\bar{n}$) отличается от нейтрона знаком барионного числа и направлением магнитного момента, так как они состоят из разных наборов кварков и антикварков.

Ключевым свойством взаимодействия частиц и античастиц является аннигиляция. Когда частица сталкивается со своей античастицей, они взаимоуничтожаются, а их масса полностью переходит в энергию, как правило, в виде фотонов высокой энергии (гамма-квантов) или других частиц. Этот процесс описывается знаменитым уравнением Эйнштейна $E=mc^2$, где $\text{m}$ — это суммарная масса покоя частицы и античастицы. Например, реакция аннигиляции электрона и позитрона выглядит так: $e^− + e^+ \rightarrow 2\gamma$.

Существует и обратный процесс — рождение пар. При достаточной энергии, например, у гамма-кванта в поле атомного ядра, может спонтанно возникнуть пара частица-античастица (например, электрон-позитронная пара).

Существование античастиц было теоретически предсказано британским физиком Полем Дираком в 1928 году как одно из решений его релятивистского квантового уравнения для электрона. Экспериментально первая античастица — позитрон — была открыта американским физиком Карлом Андерсоном в 1932 году при наблюдении за космическими лучами.

Ответ: Античастицы — это элементарные частицы, которые имеют ту же массу и спин, что и соответствующие им частицы, но противоположные по знаку аддитивные квантовые числа (например, электрический заряд, барионное число). При столкновении частицы со своей античастицей происходит их аннигиляция с превращением массы в энергию.