ПОЗИТР'ОН, позитрона, ·муж. (от слов позитивный и электрон) (физ.). Положительный электрон.

[от лат. posi (tivus) - положительный и (элек)трон (См. Электрон)] (символ е⁺), элементарная частица с положительным электрическим зарядом, античастица (См. Античастицы) по отношению к электрону. Массы (me) и спины (J) П. и электрона равны, а их электрические заряды (е) и магнитные моменты (μ_е) равны по абсолютной величине, но противоположны по знаку [me = 9,10956×10^-28 г, J = ¹/₂ (в единицах Планка постоянной (См. Планка постоянная) ħ), е = 4,80325^.10^-10 СГСЕ единиц, μ_е = 1,00116 (в единицах Магнетона Бора)].

Теоретически существование положительно заряженного "двойника" электрона следует из Дирака уравнения (См. Дирака уравнение); эта возможность была указана П. Дираком в 1931. В 1932 К. Д. Андерсон экспериментально обнаружил такую частицу в составе космических лучей (См. Космические лучи) и назвал её "П.". Открытие П. имело фундаментальное значение. В отличие от известных к середине 1932 электрона, протона и нейтрона, П. не входил в состав "обычного" вещества на Земле, возникли понятия античастицы и антивещества (См. Антивещество). Предсказанные Дираком и наблюдённые на опыте в 1933 процессы аннигиляции и рождения пар П.-электрон были первыми убедительными проявлениями взаимопревращаемости элементарных частиц.

П. участвует в электромагнитном, слабом и гравитационном взаимодействиях и относится к классу лептонов (См. Лептоны). По статистическим свойствам П. является Фермионом.

П. стабилен, но в веществе существует лишь короткое время из-за аннигиляции с электронами; например, в свинце П. аннигилируют в среднем за 5․10^-11 сек. При определённых условиях, прежде чем аннигилировать, П. и электрон могут образовать связанную систему типа атома водорода - Позитроний; время жизни такой системы порядка 10^-7 сек, если суммарный спин электрона и П. равен 1 (ортопозитроний), и порядка 10^-10 сек, если он равен 0 (парапозитроний).

П. образуются при взаимопревращениях свободных элементарных частиц (например, распадах мюона (См. Мюоны), в процессах рождения γ-квантами пар П.-электрон в электростатическом поле атомного ядра) и при Бета-распаде некоторых радиоактивных изотопов. П., получаемые при бета-распаде и рождении пар, используются для исследовательских целей: изучение процессов замедления П. в веществе и их последующей аннигиляции даёт разнообразную информацию о физических и химических свойствах вещества, например распределении скоростей электронов проводимости, о дефектах кристаллической решётки, о кинетике некоторых типов химических реакций. Один из методов исследования элементарных частиц при сверхвысоких энергиях основан на столкновении встречных пучков ускоренных П. и электронов (см. Ускорители на встречных пучках).

Лит.: Дирак П. А. М., Принципы квантовой механики, пер. с англ., М., 1960; Новожилов Ю. В., Элементарные частицы, 3 изд., М., 1974; Гольданский В. И., Физическая химия позитрона и позитрония, М., 1968.

Э. А. Тагиров.

элементарная частица с положительным зарядом, с массой, равной массе электрона.

связанная система частиц - позитрона е⁺ и электрона е^-. Обозначается ps. П. подобен атому водорода, в котором протон заменен Позитроном. П. был открыт в 1951 М. Дейчем (США), название предложено в 1945 А. Руарком (США). П. образуется при соударениях позитронов с атомами. Масса П. равна двум электронным, а размеры вдвое превышают диаметр атома водорода. П. может существовать в основном и возбуждённом состояниях. Основной уровень энергии П. за счёт взаимодействия Спинов электрона и позитрона расщеплен на 2 подуровня, с разностью энергий между ними 8,41․10^-4 эв. Нижний уровень соответствует состоянию с антипараллельными спинами частиц (парапозитроний), а верхний - с параллельными спинами (ортопозитроний). Из обоих состояний происходит аннигиляция позитрона и электрона (см. Аннигиляция и рождение пар), причём парапозитроний аннигилирует с образованием 2 γ-квантов (е⁺е^- → 2γ) за время 1,25․10^-10 сек, а ортопозитроний - с образованием трёх γ-квантов (е⁺е^- → 3γ) за время 1,4․10^-7 сек. Различие в двух путях ("каналах") аннигиляции связано с тем, что зарядовые чётности (См. Чётность) парапозитрония и ортопозитрония равны соответственно +1 и -1.

Исследование переходов ортопозитрония в парапозитроний подтвердило теоретические предсказания квантовой электродинамики (См. Квантовая электродинамика), которая для разности энергии пара- и ортопозитрония даёт следующее значение:

эв.

Здесь эв - атомная единица энергии, а = ¹/_137,03608 - постоянная тонкой структуры (ħ - Планка постоянная, с - скорость света). Разность энергий ΔE обусловлена различием взаимодействия магнитных моментов электрона и позитрона в пара- и ортосостояниях, а также специфическим для П. т. н. аннигиляционным взаимодействием.

По химическим свойствам П. аналогичен атому водорода и поэтому используется как "меченый атом", за которым можно следить по продуктам его распада. Свойства П. и время его жизни в веществе отличаются от характеристик свободного П. и зависят от свойств вещества. Это позволяет исследовать с его помощью быстрые химические реакции атомарного водорода, время протекания которых сравнимо со временем жизни П., а также др. физико-химическими особенности веществ.

Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Теоретическая физика, т. 4, ч. 1, М., 1968; Гольданский В. И., Физическая химия позитрона и позитрония, М., 1968.

Л. И. Пономарев.