V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
Protony neutrony
Protony neutrony, souhrnně nazývané nukleony, jsou stavebními částicemi atomových jader, jsou
to těžké částice skupiny baryonů, vykazují silnou interakci což řadí mezi hadrony. Při srážkách pozitronů elektronů vyšších energií úhel
rozletu anihilačních fotonů lišil 180°. orthopozitronium o-Ps (3/4 případů).10.RNDr.
Pozitron byl poprve pozorován r. Jsou
přírodního původu vznikly "ohnivé peci" velkého třesku počátku tzv.5 Elementární částice
s elektrony: 2γ, přičemž vznikají dvě kvanta záření gama energiích 511keV, rozlétající se
v protilehlých směrech (pod úhlem 180°).
Při anihilaci pozitronu elektronem vznikají naprosté většině případů fotony gama, jak bylo výše uvedeno. případě o-Ps anihilace dva fotony zakázána kvantovými výběrovými pravidly (souvisí se
zákonem zachování spinového momentu hybnosti každý fotonů spin 1), takže o-Ps vakuu rozpadalo
s poměrně dlouhou dobou života cca 140ns emisí fotonů spojitým energetickým spektrem (celkovou
energii 1022keV fotony rozdělí stochastickým způsobem).: Tyto zákonitosti platí přesně jen těžišťové vztažné soustavě pozitronu elektronu. Podle vzájemné orientace
spinů elektronu pozitronu může být pozitronium buď singletním stavu 1S0 opačně orientovanými spiny -
tzv.2008 12:13:46]
. Energie fotonů 2×511keV
je důsledkem zákona zachování energie (klidová energie elektronu pozitronu m0e. 1.c2 511keV), protilehlý směr 180°
je důsledkem zákona zachování hybnosti.6 "Ionizující záření").Andersonem kosmickém záření detekovaném pomocí Wilsonovy
mlžné komory umístěné magnetickém poli, kde objevila stopa částice stejných ionizačních vlastností jako elektron,
ale opačným směrem stáčení magnetickém poli, tedy "kladný" elektron.
V pozemské přírodě tudíž pozitrony normálních okolností trvale nevyskytují, vznikají jen
na kratičkou dobu při určitých interakcích elementárních částic vzápětí (za cca 10-10-10-7s) opět
anihilují.
Doba života pozitronů látkách činí řádově stovky pikosekund. Rozměr
"atomu" pozitronia dvojnásobek atomu vodíku, vazbová energie pozitronia 6,8 eV. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika.1932 C.
Tento systém pozitronia však nestabilní, obě částice vyzařování elektromagnetických vln sobě po
spirále přibližují; p-Ps cca 120ps sebe "dopadnou" dojde vlastní anihilaci dva fotony každý o
energii 511keV.D. Pozitrony jsou
dále poměrně častými produkty při interakcí částic při vysokých energiích (viz níže) při rozpadech
mionů pionů; takto vyskytují sekundárním kosmickém záření (viz pasáž "Kosmické záření" v
§1.cz/JadRadFyzika5.htm (13 43) [15. Nejznámějším procesem, při němž vznikají pozitrony, β+-radioaktivita způsobená
přeměnou protonu jádře neutron no, pozitron neutrino: νe.
Pozn.
http://astronuklfyzika. Zkoumaný materiál lokálně ozařuje β+- zářičem (nejčastěji 22Na), přičemž doba
života pozitronů stanovuje základě měření zpožděných koincidencí mezi detekcí fotonu záření z
ozařujícího radionuklidu 22Na 1274 keV) detekcí anihilačního fotonu 511 keV. látce však pozitron vázaný o-Ps daleko dříve stačí
anihilovat některým "cizím" elektronem okolního prostředí, který opačnou orientaci spinu vznikají opět dva
fotony energiích 511keV. Pokud pozitron interaguje elektronem vázaným
v atomovém obalu, může být zánik takového páru doprovázen vysláním pouze jediného fotonu, přičemž část energie
a příslušná hybnost mohou být předány buď atomovému jádru nebo některému ostatních elektronů;
pravděpodobnost tohoto procesu však velice malá praxi neuplatňuje. hadronové éry, v
první miliontině sekundy existence vesmíru.
Pozitronium
Těsně před vlastní anihilací elektron pozitron mohou chviličku kolem sebe obíhat (obíhají kolem
společného těžiště) utvoří zvláštní vázaný systém (podobný atomu vodíku) zvaný positronium (Ps). Kromě toho vznikají při řadě procesů interakcí
jiných elementárních částic; při radioaktivních přeměnách β−,+ dochází vzájemným přeměnám
neutronů protonů. Přesná hodnota však záleží lokálních
elektronových hustotách konfiguracích, čehož využívá spektroskopické metodě PLS (Positron
Lifetime Spectroscopy). látkovém prostředí však pozitron elektron mají okamžiku, kdy dojde
k anihilaci, již poměrně malé rychlosti, takže emitovaná kvanta vylétají skutečně téměř opačným směrem. parapozitronium p-Ps (1/4 případů), nebo tripletním stavu 3S1 souhlasně orientovanými spiny -
tzv. Někdy
jich však může vzniknout více, avšak velmi malou pravděpodobností (pravděpodobnost, při e−e+-anihilaci vznikne
2+n fotonů úměrná α-n, kde α=1/137 konstanta jemné struktury)
