Элементарные частицы и античастинки. Взаимные превращения частиц

Существует несколько различных определений понятия «элементарные частицы». Простейшее из них, на уровне школьных представлений, следующее: частицы материи, мельче атомы и их ядра, называются элементарными. (Сначала распространенным было определение, в котором фигурировала условие, чтобы данная частица не состоял из других частиц, но в случае такого определения выявления кваркової структуры нуклонов исключило бы нуклоны из числа элементарных.)
Исходя из школьного курса физики, можно выделить следующие элементарные частицы: электрон, протон, нейтрон, нейтрино и фотон.
Очень важным свойством элементарных частиц является их способность превращаться друг на друга.
Пример: распад нейтрона с переходом этого нейтрального нуклона в заряженный состояние (это возможно, поскольку масса нейтрона и его энергия покоя больше, чем у протона):.
Известно, что электроны играют роль частиц в излучении радиоактивных веществ, поэтому рассматриваемое превращение нейтрона называется -распадом.
Прежде чем обсуждать содержание частицы, обозначенной , надо записать схему превращения протона в нейтрон, которое происходит в ядре (поскольку масса и энергия покоя протона меньше, чем у нейтрона, то у отдельного протона такое превращение не проявляется, а протон в ядре словно бы «позичує» энергию в соседних нуклонов).
Пример -распада: .
При этом образуется частица , которая получила название позитрон (положительный электрон»). Позитрон отличается от электрона только знаком заряда и называется античастицей электрона.
Нейтральная частица , которая образуется при -распаде, получила название нейтрино.
Частица в случае -распада называется антинейтрино, является античастицей по отношению к .
Обе эти частицы электронейтральны, различие между ними можно объяснить только при углубленном (факультативном) изучении физики: эти античастинки отличаются направлением спина.
В рамках общеобразовательного курса можно объяснить различие между и приближенно: элементарные частицы имеют свойство «вращаться» вокруг «собственной оси» (как Земля совершает суточное вращение), при этом частицы и «вращаются» в противоположных направлениях.
Античастинки есть у всех упомянутых элементарных частиц, кроме фотона. Существование позитрона обнаружил в 1932 г. американский ученый Карл Андерсон, а уже в 1933 г. было открыто явление рождения пары электрон-позитрон при взаимодействии -фотонов с веществом: .
Обратный процесс . Он называется аннигиляцией (уничтожением) пары и и сопровождается значительным энерговыделением.