
在粒子物理學中,反粒子(antiparticle)是指與普通粒子質量相同但電荷等量子數相反的對應粒子。這一概念最早由英國物理學家保羅·狄拉克在1928年通過狄拉克方程理論預言,其數學表達式為:
$$ igamma^mu partial_mu psi = mpsi $$
該方程揭示了相對論性量子力學中粒子必須存在反粒子的必然性。1932年卡爾·安德森在宇宙射線實驗中首次觀測到正電子(電子的反粒子),驗證了這一理論預測,相關發現記錄于《物理評論》期刊[參考:諾貝爾物理學獎官方網站]。
從漢英對照角度,《牛津物理學詞典》将"反粒子"定義為:"a subatomic particle having the same mass as a given particle and opposite charge, such as the positron in relation to the electron"。這種對稱性在标準模型中被表述為CPT定理,即粒子與反粒子在電荷共轭(C)、宇稱(P)和時間反演(T)聯合變換下具有對稱性[參考:CERN官網關于反物質的研究報告]。
反粒子的實際應用體現在正電子發射斷層掃描(PET)等醫療成像技術中。當正電子與電子相遇時,會發生湮滅現象并釋放γ光子,這一過程遵循愛因斯坦質能方程:
$$ E=mc $$
該技術原理已被收錄于《醫學物理學年鑒》[參考:Radiological Society of North America技術白皮書]。當前歐洲核子研究中心(CERN)的ALPHA實驗項目正在深入研究反氫原子的性質,相關進展定期發表于《自然》子刊[參考:CERN ALPHA實驗官網]。
反粒子是粒子物理學中的重要概念,以下是其詳細解釋:
反粒子與對應粒子具有相同的質量、自旋和平均壽命,但電荷、重子數等量子數相反。例如:
反粒子的發現推動了量子場論和标準模型發展,并為反物質研究奠定基礎。目前科學家已實現反氫原子的人工合成。
以上信息綜合自權威物理學文獻及百科資料,如需更詳細技術參數可參考粒子物理學專著。
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