पोजीट्रॉन

पॉज़िट्रॉन या एंटीलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रॉन का कण  या  प्रतिकण  समकक्ष है।इसमें +1 & nbsp; ''  प्राथमिक प्रभार  ', 1/2 का एक  स्पिन (भौतिकी)  (इलेक्ट्रॉन के समान), और एक ही  इलेक्ट्रॉन रेस्ट मास  का एक  आवेश  है।जब एक पॉज़िट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन से टकराता है, तो  विनाश  होता है।यदि यह टकराव कम ऊर्जा पर होता है, तो यह दो या अधिक फोटॉन के उत्पादन में परिणाम होता है।

पॉज़िट्रॉन को पॉज़िट्रॉन उत्सर्जन  रेडियोधर्मी क्षय (कमजोर इंटरैक्शन के माध्यम से), या एक पर्याप्त ऊर्जावान फोटॉन से जोड़ी उत्पादन द्वारा बनाया जा सकता है जो एक सामग्री में एक परमाणु के साथ बातचीत कर रहा है।

सिद्धांत
1928 में, पॉल डीरेक ने एक पेपर प्रकाशित किया जिसमें कहा गया था कि इलेक्ट्रॉनों में सकारात्मक और नकारात्मक दोनों चार्ज हो सकते हैं। इस पेपर ने Zeeman प्रभाव को समझाने के लिए DiRac समीकरण, क्वांटम यांत्रिकी का एक एकीकरण, विशेष सापेक्षता  और इलेक्ट्रॉन स्पिन (भौतिकी) की तत्कालीन नई अवधारणा को पेश किया।कागज ने स्पष्ट रूप से एक नए कण की भविष्यवाणी नहीं की, लेकिन इलेक्ट्रॉनों के लिए या तो सकारात्मक या नकारात्मक ऊर्जा DIRAC स्पिनर होने की अनुमति दी। हरमन वेइल  ने तब नकारात्मक ऊर्जा समाधान के गणितीय निहितार्थों पर चर्चा करते हुए एक पेपर प्रकाशित किया। सकारात्मक-ऊर्जा समाधान ने प्रयोगात्मक परिणामों की व्याख्या की, लेकिन DiRac को समान रूप से मान्य नकारात्मक-ऊर्जा समाधान द्वारा हैरान किया गया था जिसे गणितीय मॉडल ने अनुमति दी थी।क्वांटम यांत्रिकी ने नकारात्मक ऊर्जा समाधान को केवल अनदेखा करने की अनुमति नहीं दी, क्योंकि शास्त्रीय यांत्रिकी अक्सर ऐसे समीकरणों में करते थे;दोहरे समाधान ने एक इलेक्ट्रॉन की संभावना को सकारात्मक और नकारात्मक ऊर्जा राज्यों के बीच अनायास कूदने की संभावना को निहित किया।हालांकि, इस तरह के किसी भी संक्रमण को अभी तक प्रयोगात्मक रूप से नहीं देखा गया था। DIRAC ने दिसंबर 1929 में एक अनुवर्ती पेपर लिखा था इसने सापेक्ष इलेक्ट्रॉन के लिए अपरिहार्य नकारात्मक-ऊर्जा समाधान की व्याख्या करने का प्रयास किया।उन्होंने तर्क दिया कि ... नकारात्मक ऊर्जा के साथ एक इलेक्ट्रॉन एक बाहरी [विद्युत चुम्बकीय] क्षेत्र में चलता है, हालांकि यह एक सकारात्मक आवेश वहन करता है।उन्होंने आगे कहा कि सभी अंतरिक्ष को एक डिराक सागर माना जा सकता है |नकारात्मक ऊर्जा का समुद्र जो भरे गए थे, ताकि सकारात्मक ऊर्जा राज्यों (नकारात्मक विद्युत आवेश) और नकारात्मक ऊर्जा राज्यों (सकारात्मक चार्ज) के बीच इलेक्ट्रॉनों को कूदने से रोका जा सके।कागज ने इस समुद्र में प्रचुर  के एक द्वीप होने की संभावना का भी पता लगाया, और यह वास्तव में एक नकारात्मक-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन हो सकता है।DiRac ने स्वीकार किया कि इलेक्ट्रॉन की तुलना में बहुत अधिक द्रव्यमान होने वाला प्रोटॉन एक समस्या थी, लेकिन उम्मीद थी कि भविष्य का सिद्धांत इस मुद्दे को हल करेगा। रॉबर्ट ओपेनहाइमर ने प्रोटॉन के खिलाफ दृढ़ता से तर्क दिया कि डायक के समीकरण के लिए नकारात्मक-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन समाधान है।उन्होंने कहा कि अगर यह होता, तो हाइड्रोजन परमाणु तेजी से आत्म-विनाश करेगा। 1931 में हरमन वेइल ने दिखाया कि नकारात्मक-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन में सकारात्मक-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन के समान द्रव्यमान होना चाहिए। ओपेनहाइमर और वेइल के तर्क से राजी, डीआरएसी ने 1931 में एक पेपर प्रकाशित किया, जिसमें एक अभी तक-अनबॉब्स्वेटेड कण के अस्तित्व की भविष्यवाणी की गई थी, जिसे उन्होंने एक विरोधी-इलेक्ट्रॉन को बुलाया था, जो एक इलेक्ट्रॉन के रूप में एक ही द्रव्यमान और विपरीत चार्ज होगा और यह पारस्परिक रूप से विनाश करेगाएक इलेक्ट्रॉन के साथ संपर्क करने पर। फेनमैन, और इससे पहले अर्नस्ट कार्ल गेरलाच स्टुकेलबर्ग , ने समय में पीछे की ओर बढ़ते इलेक्ट्रॉन के रूप में पॉज़िट्रॉन की व्याख्या का प्रस्ताव दिया, DIRAC समीकरण के नकारात्मक-ऊर्जा समाधानों को फिर से व्याख्या करना।समय में पीछे की ओर बढ़ने वाले इलेक्ट्रॉनों में एक सकारात्मक इलेक्ट्रिक चार्ज होगा। जॉन आर्चीबाल्ड व्हीलर  ने इस अवधारणा को सभी इलेक्ट्रॉनों द्वारा साझा किए गए समान गुणों को समझाने के लिए कहा, यह सुझाव देते हुए कि एक-इलेक्ट्रॉन ब्रह्मांड |वे सभी एक समान इलेक्ट्रॉन हैं, जो एक जटिल, आत्म-आंतरिक विश्व रेखा के साथ हैं।  अच्छा दक्षिणी टिरो  ने बाद में इसे कण-एंटीपार्टिकल जोड़े के सभी उत्पादन और विनाश के लिए लागू किया, जिसमें कहा गया है कि जोड़े का अंतिम निर्माण और विनाश अब हो सकता है और फिर कोई सृजन या विनाश नहीं है, लेकिन केवल अतीत से चलती कणों की दिशा का एक परिवर्तन है,भविष्य के लिए, या भविष्य से अतीत तक। समय के दृष्टिकोण में पीछे की ओर आजकल अन्य चित्रों के लिए पूरी तरह से समकक्ष के रूप में स्वीकार किया जाता है, लेकिन इसका मैक्रोस्कोपिक शब्दों के कारण और प्रभाव से कोई लेना -देना नहीं है, जो सूक्ष्म भौतिक विवरण में दिखाई नहीं देते हैं।

प्रायोगिक सुराग और खोज


कई सूत्रों ने दावा किया है कि दिमित्री स्कोबेल्ट्सन  ने पहली बार 1930 से पहले पॉज़िट्रॉन का अवलोकन किया था, या 1923 की शुरुआत में भी। वे कहते हैं कि विल्सन क्लाउड चैंबर का उपयोग करते हुए कॉम्पटन प्रभाव का अध्ययन करने के लिए, स्कोबेल्टसिन ने उन कणों का पता लगाया जो इलेक्ट्रॉनों की तरह काम करते थे, लेकिन एक लागू चुंबकीय क्षेत्र में विपरीत दिशा में घुमावदार थे, और उन्होंने 23-27 जुलाई 1928 को कैम्ब्रिज में एक सम्मेलन में इस घटना के साथ तस्वीरें प्रस्तुत कीं।किताब 1963 से पॉज़िट्रॉन डिस्कवरी के इतिहास पर,  नॉरवुड रसेल हैनसन  ने इस दावे के कारणों का एक विस्तृत विवरण दिया है, और यह मिथक की उत्पत्ति हो सकती है।लेकिन उन्होंने एक परिशिष्ट में स्कोबेल्टसिन की आपत्ति भी प्रस्तुत की। बाद में, Skobeltsyn ने इस दावे को और भी दृढ़ता से खारिज कर दिया, इसे कुछ भी नहीं बल्कि सरासर बकवास कहा। Skobeltsyn ने दो महत्वपूर्ण योगदानों द्वारा पॉज़िट्रॉन की अंतिम खोज के लिए मार्ग प्रशस्त किया: अपने क्लाउड चैंबर में एक चुंबकीय क्षेत्र जोड़ना (1925 में (1925 में) ) , और चार्ज कण ब्रह्मांडीय किरणों की खोज करके, जिसके लिए उन्हें कार्ल एंडरसन के नोबेल व्याख्यान में श्रेय दिया जाता है। Skobeltzyn ने 1931 में ली गई छवियों पर संभावित पॉज़िट्रॉन ट्रैक का निरीक्षण किया, लेकिन उस समय उनकी पहचान नहीं की।

इसी तरह, 1929 में कैलटेक  में एक स्नातक छात्र  चुंग-या ओसी हाओ  ने कुछ विषम परिणामों पर ध्यान दिया, जो इलेक्ट्रॉनों की तरह व्यवहार करने वाले कणों का संकेत देते थे, लेकिन एक सकारात्मक चार्ज के साथ, हालांकि परिणाम अनिर्णायक थे और घटना का पीछा नहीं किया गया था। कार्ल डेविड एंडरसन ने 2 अगस्त 1932 को पॉज़िट्रॉन की खोज की, जिसके लिए उन्होंने 1936 में भौतिकी के लिए नोबेल पुरस्कार जीता। एंडरसन ने पॉज़िट्रॉन शब्द का सिक्का नहीं बनाया, लेकिन इसे  भौतिक समीक्षा  जर्नल एडिटर के सुझाव पर अनुमति दी, जिसे उन्होंने 1932 के अंत में अपना डिस्कवरी पेपर प्रस्तुत किया था। पॉज़िट्रॉन एंटीमैटर का पहला सबूत था और जब एंडरसन ने कॉस्मिक रेज़ को पारित करने की अनुमति दी थी।एक बादल कक्ष और एक लीड प्लेट।एक चुंबक ने इस उपकरण को घेर लिया, जिससे कण उनके इलेक्ट्रिक चार्ज के आधार पर अलग -अलग दिशाओं में झुक गए।प्रत्येक पॉज़िट्रॉन द्वारा छोड़ा गया आयन ट्रेल एक इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान-से-चार्ज अनुपात से मेल खाने वाले वक्रता के साथ फोटोग्राफिक प्लेट पर दिखाई दिया, लेकिन एक दिशा में जिसने इसका प्रभार दिखाया, वह सकारात्मक था।

एंडरसन ने रेट्रोस्पेक्ट में लिखा है कि पॉज़िट्रॉन को पहले चुंग-याओ चाओ के काम के आधार पर खोजा जा सकता था, अगर केवल इसका पालन किया गया था। Frédéric Joliot-Curie | Frédéric और Irène Joliot-Curie में पेरिस में पुरानी तस्वीरों में पॉज़िट्रॉन के सबूत थे जब एंडरसन के परिणाम सामने आए थे, लेकिन उन्होंने उन्हें प्रोटॉन के रूप में खारिज कर दिया था।

पॉज़िट्रॉन को 1932 में कैवेन्डिश प्रयोगशाला में पैट्रिक ब्लैकेट  और ग्यूसेप ओचियालिनी द्वारा समकालीन रूप से खोजा गया था। ब्लैकेट और ओचियालिनी ने अधिक ठोस सबूत प्राप्त करने के लिए प्रकाशन में देरी की थी, इसलिए एंडरसन पहले खोज को प्रकाशित करने में सक्षम थे।

प्राकृतिक उत्पादन
पॉज़िट्रॉन का उत्पादन किया जाता है, साथ में न्युट्रीनो  के साथ स्वाभाविक रूप से β+ क्षय | β+ प्राकृतिक रूप से होने वाले रेडियोधर्मी आइसोटोप (उदाहरण के लिए,  पोटेशियम-40  -40) और फोटॉन (रेडियोधर्मी नाभिक द्वारा उत्सर्जित) की बातचीत में पदार्थ के साथ फैसले। निन्द्रिनो  प्राकृतिक रेडियोधर्मिता द्वारा उत्पादित एक अन्य प्रकार के एंटीपार्टिकल हैं (β)- क्षय)।कई अलग -अलग प्रकार के एंटीपार्टिकल्स भी कॉस्मिक किरणों द्वारा (और निहित) द्वारा निर्मित होते हैं। अमेरिकन एस्ट्रोनॉमिकल सोसाइटी  द्वारा 2011 में प्रकाशित शोध में, पॉसिट्रॉन को आंधी के बादलों के ऊपर उत्पन्न होने की खोज की गई थी;बादलों में मजबूत विद्युत क्षेत्रों द्वारा त्वरित इलेक्ट्रॉनों द्वारा बनाई गई गामा-रे फ्लैश में पॉसिट्रॉन का उत्पादन किया जाता है। एंटीमैटर मैटर एक्सप्लोरेशन और लाइट-न्यूक्लि एस्ट्रोफिजिक्स#परिणामों के लिए पेलोड द्वारा पृथ्वी के चारों ओर  वैन एलन बेल्ट  में एंटीप्रोटॉन भी मौजूद हैं।  एंटीपार्टिकल्स, जिनमें से सबसे आम एंटीन्यूट्रिनो और पॉसिट्रॉन उनके कम द्रव्यमान के कारण होते हैं, किसी भी वातावरण में पर्याप्त रूप से उच्च तापमान (जोड़ी उत्पादन सीमा से अधिक कण ऊर्जा) के साथ उत्पादित होते  बेरिनोजेनेसिस  की अवधि के दौरान, जब ब्रह्मांड बेहद गर्म और घना था, तो पदार्थ और एंटीमैटर का लगातार उत्पादन और सत्यानाश किया गया था।शेष मामले की उपस्थिति, और पता लगाने योग्य शेष एंटीमैटर की अनुपस्थिति, जिसे बैरियन विषमता भी कहा जाता है, को  सीपी-उल्लंघन  के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है: एंटीमैटर से संबंधित सीपी-समरूपता का उल्लंघन।बैरोजेनेसिस के दौरान इस उल्लंघन का सटीक तंत्र एक रहस्य बना हुआ है। रेडियोधर्मी से पॉज़िट्रॉन उत्पादन beta+ क्षय को कृत्रिम और प्राकृतिक उत्पादन दोनों माना जा सकता है, क्योंकि रेडियोसोटोप की पीढ़ी प्राकृतिक या कृत्रिम हो सकती है।शायद सबसे प्रसिद्ध स्वाभाविक रूप से होने वाला रेडियोसोटोप जो पॉज़िट्रॉन का उत्पादन करता है, पोटेशियम -40 है, पोटेशियम का एक लंबे समय से रहने वाला आइसोटोप जो पोटेशियम के एक प्राइमर्डियल आइसोटोप  के रूप में होता है।भले ही यह पोटेशियम (0.0117%) का एक छोटा प्रतिशत है, यह मानव शरीर में सबसे अधिक प्रचुर मात्रा में रेडियोसोटोप है।एक मानव शरीर में 70 kg द्रव्यमान, लगभग 4,400 नाभिक 40 k प्रति सेकंड क्षय। प्राकृतिक पोटेशियम की गतिविधि 31  Becquerel /जी है। इनमें से लगभग 0.001% 40 k deces मानव शरीर में प्रति दिन लगभग 4000 प्राकृतिक पॉज़िट्रॉन का उत्पादन करते हैं। ये पॉज़िट्रॉन जल्द ही एक इलेक्ट्रॉन पाते हैं, विनाश से गुजरते हैं, और 511  बताना ी फोटॉन के जोड़े का उत्पादन करते हैं, एक प्रक्रिया में समान (लेकिन बहुत कम तीव्रता) जो कि  पालतू की जांच  परमाणु चिकित्सा प्रक्रिया के दौरान होता है। हाल के अवलोकन से संकेत मिलता है कि ब्लैक होल  और  न्यूट्रॉन स्टार   खगोलबंदी जेट ्स में पॉज़िट्रॉन-इलेक्ट्रॉन  प्लाज्मा  (भौतिकी) की विशाल मात्रा का उत्पादन करते हैं।पॉज़िट्रॉन-इलेक्ट्रॉन प्लाज्मा के बड़े बादल भी न्यूट्रॉन सितारों के साथ जुड़े हुए हैं।

कॉस्मिक किरणों में अवलोकन
सैटेलाइट प्रयोगों में प्राथमिक ब्रह्मांडीय किरणों में पॉज़िट्रॉन (साथ ही कुछ एंटीप्रोटोन) का सबूत मिला है, जो प्राथमिक ब्रह्मांडीय किरणों में 1% से कम कणों की राशि है। हालांकि, कॉस्मिक किरणों में पॉज़िट्रॉन के अंश को हाल ही में बेहतर सटीकता के साथ मापा गया है, विशेष रूप से बहुत अधिक ऊर्जा स्तरों पर, और पॉज़िट्रॉन के अंश को इन उच्च ऊर्जा ब्रह्मांडीय किरणों में अधिक से अधिक देखा गया है। ये बिग बैंग से बड़ी मात्रा में एंटीमैटर के उत्पाद नहीं प्रतीत होते हैं, या वास्तव में ब्रह्मांड में जटिल एंटीमैटर (जिनके लिए सबूत की कमी है, नीचे देखें)।बल्कि, ब्रह्मांडीय किरणों में एंटीमैटर केवल इन दो प्राथमिक कणों से मिलकर दिखाई देता है।हाल के सिद्धांतों से पता चलता है कि इस तरह के पॉज़िट्रॉन का स्रोत डार्क मैटर कणों के विनाश, एस्ट्रोफिजिकल ऑब्जेक्ट्स में उच्च ऊर्जाओं के लिए पॉज़िट्रॉन के त्वरण और इंटरस्टेलर गैस के साथ कॉस्मिक रे नाभिक की बातचीत में उच्च ऊर्जा पॉज़िट्रॉन का उत्पादन हो सकता है। अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर वर्तमान में ऑपरेटिंग अल्फा चुंबकीय स्पेक्ट्रोमीटर  (AMS-02) से प्रारंभिक परिणाम बताते हैं कि कॉस्मिक किरणों में पॉज़िट्रॉन बिना किसी दिशात्मकता के साथ आते हैं, और ऊर्जा के साथ जो 0.5 विक्टनरी से होते हैं: Gigaelectron वोल्ट से 500 GEV तक।  पॉज़िट्रॉन अंश कुल इलेक्ट्रॉन+पॉज़िट्रॉन घटनाओं का अधिकतम 16%, 275 ± 32 GEV की ऊर्जा के आसपास अधिकतम 16% होता है।उच्च ऊर्जा पर, 500 GEV तक, इलेक्ट्रॉनों के लिए पॉज़िट्रॉन का अनुपात फिर से गिरना शुरू हो जाता है।पॉज़िट्रॉन का पूर्ण प्रवाह भी 500 Gev से पहले गिरना शुरू हो जाता है, लेकिन इलेक्ट्रॉन ऊर्जा की तुलना में ऊर्जाओं पर चोटियों पर चोटियां होती हैं, जो लगभग 10 Gev को चरम पर ले जाती है।  व्याख्या पर इन परिणामों को बड़े पैमाने पर अंधेरे पदार्थ कणों के विनाश की घटनाओं में पॉज़िट्रॉन उत्पादन के कारण होने का सुझाव दिया गया है। एंटी-प्रोटॉन की तरह पॉज़िट्रॉन, ब्रह्मांड के किसी भी काल्पनिक एंटीमैटर क्षेत्रों से उत्पन्न नहीं होते हैं।इसके विपरीत, ब्रह्मांडीय किरणों में जटिल एंटीमैटर परमाणु नाभिक, जैसे एंटीहेलियम  नाभिक (यानी, अल्फा कणों को एंटी-अल्फा कण) का कोई सबूत नहीं है।इन्हें सक्रिय रूप से खोजा जा रहा है।AMS-02 नामित AMS-01 का एक प्रोटोटाइप, अंतरिक्ष में उड़ाया गया था  जून 1998 में  STS-91  पर। किसी भी एंटीहेलियम#एंटीहेलियम का पता नहीं लगाकर, AMS-01 ने 1.1 × 10 की ऊपरी सीमा की स्थापना की।एंटीहेलियम से हीलियम फ्लक्स  अनुपात के लिए −6।

कृत्रिम उत्पादन
कैलिफोर्निया में लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी  में भौतिकविदों ने एक मिलीमीटर-मोटे सोने के लक्ष्य को विकिरणित करने और 100 से अधिक & nbsp; बिलियन पॉज़िट्रॉन का उत्पादन करने के लिए एक छोटे, अति-गहन  लेज़र  का उपयोग किया है। वर्तमान में 5 & nbsp का महत्वपूर्ण प्रयोगशाला उत्पादन; MEV पॉज़िट्रॉन-इलेक्ट्रॉन बीम कई विशेषताओं की जांच की अनुमति देता है जैसे कि विभिन्न तत्व 5 & nbsp पर कैसे प्रतिक्रिया करते हैं; MEV पॉज़िट्रॉन इंटरैक्शन या प्रभाव, कैसे ऊर्जा कणों को हस्तांतरित किया जाता है, और  गामा-रे फट ने का झटका प्रभाव)।

अनुप्रयोग
कुछ प्रकार के कण त्वरक  प्रयोगों में सापेक्ष गति से पॉज़िट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों को टकराना शामिल है।उच्च प्रभाव ऊर्जा और इन मामले/एंटीमैटर विरोधों का पारस्परिक विनाश विविध उप -परमाणु कणों का एक फव्वारा बनाते हैं।भौतिक विज्ञानी सैद्धांतिक भविष्यवाणियों का परीक्षण करने और नए प्रकार के कणों की खोज करने के लिए इन टकरावों के परिणामों का अध्ययन करते हैं। एंटिप्रोटन डिकेलरेटर#अल्फा प्रयोग  प्रतिमान  के गुणों का अध्ययन करने के लिए एंटीप्रोटॉन के साथ पॉज़िट्रॉन को जोड़ता है। गामा किरणों, अप्रत्यक्ष रूप से एक पॉज़िट्रॉन-एमिटिंग रेडियोन्यूक्लाइड (ट्रेसर) द्वारा उत्सर्जित, अस्पतालों में उपयोग किए जाने वाले पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी  (पीईटी) स्कैनर में पाए जाते हैं।पीईटी स्कैनर मानव शरीर के भीतर चयापचय गतिविधि की विस्तृत तीन आयामी छवियां बनाते हैं। पोजिट्रॉन एनीहिलेशन स्पेक्ट्रोस्कोपी (पीएएस) नामक एक प्रयोगात्मक उपकरण का उपयोग सामग्री अनुसंधान में एक ठोस सामग्री के भीतर घनत्व, दोष, विस्थापन, या यहां तक कि voids में भिन्नता का पता लगाने के लिए किया जाता है।

यह भी देखें

 * बीटा कण
 * बफर-गैस जाल
 * कणों की सूची
 * पोजिट्रोनियम
 * पॉसिट्रोनिक मस्तिष्क

बाहरी संबंध

 * What is a Positron? (from the Frequently Asked Questions :: Center for Antimatter-Matter Studies)
 * Website about positrons and antimatter
 * Positron information search at SLAC
 * Positron Annihilation as a method of experimental physics used in materials research.
 * New production method to produce large quantities of positrons
 * Website about antimatter (positrons, positronium and antihydrogen). Positron Laboratory, Como, Italy
 * Website of the AEgIS: Antimatter Experiment: Gravity, Interferometry, Spectroscopy, CERN
 * Synopsis: Tabletop Particle Accelerator ... new tabletop method for generating electron–positron streams.

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