反中子

反中子

一種基本粒子,質量和其他性質都同中子一樣,只是磁性與中子相反。它和一個中子相遇時釋放出比核子的聚合反應大得多的能量。反中子是反質子在接近普通質子但還沒有同它相合時失去電荷而形成的。

基本介紹

  • 中文名:反中子
  • 發現時間:1956年
  • 結構中子(n)、反中子(n bar)
  • 理論來源:狄拉克反粒子理論
  • 提出者:泡利與克拉夫
介紹,定義,原理,反物質理論,發現過程,

介紹

定義

中子的反粒子。它是1956年發現的。它的磁矩對於其自旋是反號的。反中子與核子相碰可湮沒為π介子
夸克結構:
中子(n):由一個上夸克(u ,帶電量 +2/3),兩個下夸克(d,帶電量 -1/3)組成
反中子(n bar): 由一個反上夸克(u bar,帶電量 -2/3),兩個反下夸克(d bar,帶電量 +1/3)組成。
反中子不帶電但有磁矩,數值為 - 1.91280 核磁子,負號表明同自旋方向相反. 反中子與中子的區別是,反中子(n)的磁矩是正的,即反中子的磁矩與自旋同方向。

原理

普通中子的靜止能量幾乎等於中子的靜止能量,中子不帶電,但具有磁矩和力矩(自旋),而且我們早就知道一切中子,他們的自旋方向與其磁矩的方向相反。按照狄拉克理論,與具有正能的中子並存的,還存在著具有負能的中子,他們均勻地填滿了,對他們來說,一切可能的能帶,因而我們也觀察不到反中子。
如果一個中子獲得了足夠的能量,它便能躍遷到正能帶中,表硯得如同普通的中子一樣。這樣,在負能帶中形成了一個“空穴”,表現得如同一個與中子有相同質量並具有正能的粒子。缺少了一個自旋方向與磁矩方向相反的中子,乃顯現為產生了一個自旋與磁矩方向一致的中子。此種“空穴”便是反中子。反中子與普通中子相遇後,兩者本身湮滅了,變出來具有大能量的介子。
反中子

反物質理論

早在1928年,狄拉克便預言了反質子的存在,但證實它的存在卻花了20多年的時間。根據狄拉克的理論,反質子的質量與質子相同,所帶電荷相反,質子與反質子成對出現或湮沒,用兩個普通的質子碰撞便可獲得反質子,但反質子的產生閾能為6.8GeV。1954年,在加利福尼亞大學的勞倫斯輻射實驗室,建成了64億電子伏的質子同步穩相加速器,這為尋找反粒子提供了條件。1955年,張伯倫和塞格雷用上述加速器證實了前一年人們所觀測的反質子的存在。由於反質子出現的機會極少,大約每1000億高能質子的碰撞,才能產生數量很少的反質子,因而證實反質子的存在極為困難。1955年他們這個實驗小組測到60個反質子。由於偶然符合本底不大,記數系統雖不算好,但較為可信。
不久他們又發現反中子。儘管高能粒子打靶時也能產生反中子,但是由於反中子不帶電,更難從其他粒子中鑑別出來。他們是利用反質子與原子核碰撞,反質子把自己的負電荷交給質子,或由質子處取得正電荷,這樣,質子變成了中子,而反質子則變成了反中子。

發現過程

反中子是由四個美國物理學家一一考爾克,朗具爾特森,麥瓊和萬采爾—用發現反質子的那一套設備,利用反質子的過分充電現象所發現的。反質子射束(每小時800一600個反質子)穿過液體的閃爍補數器A(如下圖),此計數器中裝滿了在甲苯中的聯三苯的溶液。在溶液中,一部份反質子和質子作用“湮沒了”,但也有一些反質子(大約03%)將其電荷給予了質子而自己變為反中子。
所產生的反中子進入一個由鉛玻璃做成的切爾科夫計數器B,在計數器內,反中子與普通的中子起湮沒作用而得到介子的星芒。
反中子

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