
在粒子物理学中,反粒子(antiparticle)是指与普通粒子质量相同但电荷等量子数相反的对应粒子。这一概念最早由英国物理学家保罗·狄拉克在1928年通过狄拉克方程理论预言,其数学表达式为:
$$ igamma^mu partial_mu psi = mpsi $$
该方程揭示了相对论性量子力学中粒子必须存在反粒子的必然性。1932年卡尔·安德森在宇宙射线实验中首次观测到正电子(电子的反粒子),验证了这一理论预测,相关发现记录于《物理评论》期刊[参考:诺贝尔物理学奖官方网站]。
从汉英对照角度,《牛津物理学词典》将"反粒子"定义为:"a subatomic particle having the same mass as a given particle and opposite charge, such as the positron in relation to the electron"。这种对称性在标准模型中被表述为CPT定理,即粒子与反粒子在电荷共轭(C)、宇称(P)和时间反演(T)联合变换下具有对称性[参考:CERN官网关于反物质的研究报告]。
反粒子的实际应用体现在正电子发射断层扫描(PET)等医疗成像技术中。当正电子与电子相遇时,会发生湮灭现象并释放γ光子,这一过程遵循爱因斯坦质能方程:
$$ E=mc $$
该技术原理已被收录于《医学物理学年鉴》[参考:Radiological Society of North America技术白皮书]。当前欧洲核子研究中心(CERN)的ALPHA实验项目正在深入研究反氢原子的性质,相关进展定期发表于《自然》子刊[参考:CERN ALPHA实验官网]。
反粒子是粒子物理学中的重要概念,以下是其详细解释:
反粒子与对应粒子具有相同的质量、自旋和平均寿命,但电荷、重子数等量子数相反。例如:
反粒子的发现推动了量子场论和标准模型发展,并为反物质研究奠定基础。目前科学家已实现反氢原子的人工合成。
以上信息综合自权威物理学文献及百科资料,如需更详细技术参数可参考粒子物理学专著。
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