Antipartikler

Grundbeskrivelse 

En antipartikel er en 'omvendt' ladet partikel af en normal partikel.

Billedet viser spor af ladede partikler i et boblekammer. Man ser tydeligt, hvorledes partikelpar med modsat ladning opstår. Dette sker, når en foton fra kosmisk stråling bliver til fx en elektron og en positron. Det var ud fra billeder som disse, at Anderson i 1932 udledte eksistensen af positronen.

For alle de partikler, der udgør stoffet omkring os, eksisterer der modsvarende antipartikler. En antipartikel er en elementpartikel, der er fuldstændigt magen til sin modpart, men har modsat elektrisk ladning.

Antipartikler opfører sig i mange henseender på samme måde som normale partikler. En antiproton og en positron kan f.eks. skabe antihydrogen, der har mange af de samme egenskaber som normalt hydrogen.

Når antipartikler kommer i kontakt med normale partikler, ophæver de hinanden (annihilation). Men energi og bevægelse kan ikke bare forsvinde. Derfor opstår der nye partikler (f.eks. fotoner), der bærer energien og impulsen fra partiklen og antipartiklen.

På Jorden eksisterer der i naturen antipartikler. De opstår bl.a., når kosmiske stråler rammer atmosfæren, og ved betahenfald. I begge tilfælde lever de dog kun i ganske kort tid, indtil de rammer stof og annihilerer

Uddybende beskrivelse 

Til alle de partikler, der opbygger stof i universet, svarer såkaldte antipartikler. En antipartikel til en given partikel er kendetegnet ved at være fuldstændigt magen til partiklen selv. Dog har den modsat elektrisk ladning. Det bedst kendte eksempel på en antipartikel er elektronens antipartikel, positronen. Positronen blev opdaget i 1932 af Carl D. Anderson, som opdagede et spor i et boblekammer som fuldstændigt lignede en elektron. Blot bøjede det den forkerte vej i det magnetfelt, han havde om kammeret. Konklusionen var, at elektronen havde en antipartikel, som han kaldte for positronen.

Et almindeligt brintatom - til venstre - består af en kerne i form af en positivt ladet proton med en negativt ladet elektron udenom. Kernen i et atom af antibrint er en negativt ladet antiproton omgivet af en positivt ladet positron. (Chano Birkelind).

Fysikkens love er næsten de samme for partikler som for antipartikler. De afvigelser, der findes fra dette er ganske små, og nobelpriserne i 1957 og 1980 i fysik er givet for at opdage dem. Afvigelser fra en fuldstændig identisk opførsel for partikler og antipartikler er kun observeret i ganske bestemte partikler, der indeholder tungere kvarker end dem, der er i protoner og neutroner. Dette gør studiet af såkaldt antistof til et af de helt store forskningsområder i disse år. Antistof er atomer og måske på længere sigt hele molekyler opbygget udelukkende af antipartikler.

Annihilation: Her ses annihilationen af et elektron-positron-par. Elektronen og positronen ophører med at eksistere. I stedet opstår en foton, som kort tid senere henfalder tilbage til et elektron-positron-par.

Antipartikler kan skabes og annihileres. Annihilation er et ord for, hvad der sker, når partikler og antipartikler støder sammen. Man kan tænke på det, som at de 'ophæver' hinanden, hvorefter den energi og impuls, som de tilsammen besidder, overføres til en ny partikel, typisk en foton.

På Jorden findes antipartikler kun flygtigt, da alt jo er lavet af stof og således får alle antipartikler til at annihilere. Antipartikler dannes f.eks. sammen med deres søsterpartikler i de sammenstød, der sker, når kosmiske stråler rammer Jordens atmosfære. Således er den kosmiske stråling, der når Jordens overflade, altså en blanding af partikler og antipartikler. En anden kilde til antipartikler i naturen er såkaldte beta+-henfald, hvor en proton i en stor atomkerne bliver til en neutron under udsendelsen af en positron. 

En posiron og en elektron der kommer nær hinanden, kan kortvarigt opføre sig som et atom med baner om hinanden, stoffet kaldes positronium. Efter en kort tid sker der en annihilation, så der kun er strålingsenergi efter processen.

Rasmus Mackeprang

Emner