Kontraŭpartiklo

Kontraŭpartiklo (aŭ Antipartiklo laŭ NPIV) en fiziko estas elementa partiklo, ĝemela al iu alia partiklo - t.e. havanta saman mason kaj spinon, sed malsama pro la signo de iu kvantuma nombro (ŝargo, kolorŝargo, bariona aŭ leptona nombro).

Ĉiu partiklo havas kontraŭpartiklon. En ĉiu paro partiklo-kontraŭpartiklo elekto kio estas "partiklo" estas iom arbitra, sed kiam la "partiklo" estas elektita por ĝi ekzistas nur unu para kontraŭpartiklo. En okazo de elektronoj kaj nuklonoj, elekto de baza "partiklo" estas evidenta, ĉar absoluta plimulto de substanco en naturo estas konstruita el ili. Elekto de negative ŝarĝita elektrono kiel "partiklo" (kaj de pozitrono kiel ĝia kontraŭpartiklo) logike postulas ke ankaŭ por muonoj kaj taŭonoj estu elektita la negative ŝargita kiel "partiklo". Sekve, tiuj tri partikloj difinas iliajn simetriajn neŭtrinojn kiel partikloj. Por barionoj "partikloj" difiniĝas laŭ ĉeno de disfaloj pro konservo de bariona nombro. Por aliaj partikloj, kiel mezonoj, elekto de "partiklo" en ĉiu paro estas plejparte bazita je tradicio.

Materio farita el antipartikloj estas nomata antimaterio.

Ekzisto de kontraŭpartikloj

Kontraŭpartikloj estas unue prediktitaj de Paul Dirac. La ekvacio de Dirac, kiun li kreis en 1928, imanente enhavis solvojn kun negativaj valoroj de energio. La malapero de elektrono kun negativa energio signifas ke aperas nova partiklo kun pozitiva energio kaj pozitiva ŝargo, kiu, do, estas kontraŭpartiklo al elektrono. Tia partiklo - la pozitrono - estis vere trovita en 1932.

Akcelilo de antiprotonoj ĉe la CERN.

Poste en eksperimentoj oni malkovris, ke ne nur elektrono, sed ĉiuj aliaj partikloj havas kontraŭpartiklojn. En 1936 muono μ^- kaj kontraŭmuono μ⁺ estis trovitaj en kosmaj radioj, kaj en 1947 oni ankaŭ trovis pionojn kaj kontraŭpionojn (π^- kaj π⁺). En 1955, dum eksperimentoj per partikla akcelilo oni registris kontraŭprotonon kaj en 1956 kontraŭneŭtronon. Ĝis nun oni observis kontraŭpartiklojn por preskaŭ ĉiuj observitaj partikloj.

Vere neŭtralaj partikloj

Por kelkaj neŭtrale ŝargitaj partikloj oni ne povas ŝanĝi ion ajn por krei ĝemelan partiklon. Pri tiuj oni ne diras, ke por ili ne estas kontraŭpartiklo - anstataŭe oni diras ke partiklo kaj kontraŭpartiklo kongruas. Tiaj partikloj nomiĝas vere neŭtralaj. Al ili apartenas fotono, neŭtrala piono, eta-mezono kaj aliaj kvarkonioj, bosono de Higgs, Z-bosono, gravitono kaj eble kelkaj aliaj. Oni notu, ke ofte neŭtrale ŝargitaj partikloj tamen ne estas vere neŭtralaj kaj havas nekongruajn kontraŭpartiklojn - ekzemple, neŭtrono, ĉiuj neŭtrinoj, neŭtrala kaono ktp.

Ĉiuj ĝis nun trovitaj vere neŭtralaj partikloj estas bosonoj, sed teorie devas ankaŭ ekzisti vere neŭtralaj fermionoj (la t.n. partikloj de Majorana).

Apero kaj anihilo

Kontraŭpartikloj naskiĝas dum kolizioj de partikloj kun energioj pli grandaj ol lima valoro por naskiĝo de paro. En laboratoriaj kondiĉoj tiaj energioj atingeblas per akceliloj. Poste oni povas konservi tiajn partiklojn en konservaj ringoj je tre pura vakuo. En naturo paroj de partikloj kaj kontraŭpartikloj aperas pro kontakto de kosmaj radioj kun substanco, ekzemple de Tera atmosfero. Krome, astrofizikistoj kredas ke ili aperus apud pulsaroj kaj aktivaj kernoj de galaksio. En teoria fiziko estas pruvita naskiĝo de kontraŭpartikloj (pozitronoj kaj kontraŭ-nukleonoj) dum akrecio de substanco al nigraj truoj. Dum malapero de malmultemasaj nigraj truoj ankaŭ aperas iom da kontraŭpartikloj. Ĉe temperaturoj, pli grandaj ol senvarianta energio de la partiloj, paroj de partiklo kaj kontraŭpartiklo ekzistas en ekvilibro kun substanco kaj radiado. Tiaj kondiĉoj povas ekzisti en kernoj de multepezaj steloj.

Laŭ teorio de varmega Universo, en fruaj tempoj de disvastigo de Universo materio kaj kontraŭmaterio estis en ekvilibro. Poste, laŭ modeloj de granda unuigita teorio, efektoj de rompo de C- kaj CP-senvarianteco en neekvilibraj procedoj kaj nekonservo de bariona nombro kondukis al nesimetrio de Universo, do nun pozitronoj kaj kontraŭ-nukleonoj (kontraŭmaterio) preskaŭ ne troveblas en naturo.

Se partiklo kolizias kun sia kontraŭpartiklo, okazas fenomeno de anihilo.