كشف پاد ذرات بر اساس كوانتوم
كشف پاد ذرات بر اساس كوانتوم
با گذشت زمان كوانتوم بسيار پيشرفت
كرد. يكي ديگر از دستاوردهاي مكانيك كوانتومي كه توسط معادلهء ديراك بوجود آمد كشف
پادذرات بود. پس از ارائهء معادلهء نسبيت كوانتومي توسط ديراك با تمام حسني كه
داشت فوراً به اشكالاتي بسيار جديدي منجر شد و علتش همان توفيقي بود كه در پيوند
دادن نسبيت و كوانتوم بدست آورده بود. اشكال از اين واقعيت برخاست كه مكانيك
نسبيتي به امكان وجود دو جهان متاوت منجر مي شود: يكي جهان"مثبت" كه در
آن زندگي مي كنيم و ديگري جهان شگفت "منفي"كه با قوهء تصور و تخيل ما
مبارزه مي كند. در اين جهان منفي هر جسمي داراي جرم منفي است يعني بر هر سو كه
رانده شود در سوي خلاف نيرو شروع به حركت مي كند، جهان شگفتي كه در آن براي راندن
جسمي به جلوبايد آنرا به عقب بكشيم و بر عكس. با يك تشبيه آشكار مي توان
الكترونهايي را كه جرم منفي دارند "الكترونهاي خر"ناميد. در اين حالت
نيز اگر دو الكترون را به هم نزديك كنيم و يكي الكترون خر باشد بر خلاف تصور ذهن
ما بجاي اينكه دو الكترون با دافعه از يكديگر دور شوند، نيروي دافعه موجب خواهد شد
كه الكترون خر به سوي الكترون ديگر حركت كند و حال آنكهالكترون معمولي از آن دور
مي شود. در اين مورد هيچ تناقضي با قانون بقاي انرژي وجود ندارد. كسي هرگز الكترون
هاي خر يا سنگهاي خر يا سيارات خر را مشاهده نكرده است. اين فقط حل فرضي معادلات
مكانيك اينشتين است و پيش از آنكه ديراك نسبيت كوانتوم را به هم پيوستگي دهد موجبي
براي اعتراض در ميان نبوده است.
معادلات ديراك در مورد جهشهاي الكترون از ترازي به تراز ديگر نيز دچار
مشكلاتي شد.استفاده از محاسبات رياضي پائولي نيز كار را مشكلتر مي كرد تنها راهي
كه بوسيلهء ديراك توانست اين اشكال را مورد بحث قرار دهد،بطوريكه اصل طرد پائولي
رعايت شود وبا واقعيت تجربي هم سازگار باشد و در عين حال گسستگي ترازهاي انرژي را
مكانيك كوانتومي اوليه پيش بيني كرده بود را نقض نكند، وجود الكترونهايي با بار
مثبت بود. در سال 1931 فيزيكدان آمريكائي كارل اندرسن در حالي كه در يك آزمايش
الكترونهاي پر انرژي موجود در رگبارهاي اشعهء كيهاني را در يك "اتاق
ابري" پي جويي مي كرد،پي به وجود الكترونهايي با بار مثبت كه بعدها پوزيترون
ناميده شد، برد. البته امروزه پوزيترونها به وفور در آزمايشات هسته اي مشاهده
ميشوند و خواص آنها نيز كاملاً شناخته شده است.
پس از كشف الكترونهاي مثبت، فيزيكدانان به فكر امكان وجود پروتونهاي منفي
افتادند كه در برابر پروتونهاي مثبت معمولي همان وضع را دارند كه پوزيترونها در
برابر الكترونها دارند كه سرانجام در 1959 وجود پروتونهايي با بار منفي در
آزمايشات اميليو جينو سگره(Emilio
Gino Segrel)
و اوئن چمبرلن(Owen Chamberlian) و چند تن ديگر در
كاليفرنيااعلام شد. يكسال پس از اعلام كشف پاد پروتونها در 1956 تئوري وجود
پادنوترونها نيز مطرح شد. سگره و چمبرلن به خاطر اين كشف توانستند جايزهء نوبل
1959 را مشتركاً كسب كنند.
به نام خدا