Το ποζιτρόνιο, είναι το σωματίδιο της αντιύλης που αντιστοιχεί στο ηλεκτρόνιο. Έχει την ίδια ακριβώς μάζα με το ηλεκτρόνιο αλλά αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο. Όταν κρατηθεί σε περιβάλλον μακριά από την συνηθισμένη ύλη, δεν διασπάται και επομένως είναι ένα σταθερό σωματίδιο όπως άλλωστε και το ηλεκτρόνιο. Ωστόσο, όταν ένα ποζιτρόνιο συναντήσει ένα ηλεκτρόνιο, τα δύο σωματίδια εξαϋλώνονται βίαια με παράλληλη έκλυση ενέργειας.

Ο θεωρητικός φυσικός Paul Dirac προέβλεψε τα ποζιτρόνια και τα άλλα αντισωματίδια το 1928. Συνδυάζοντας την κλασσική εικόνα για την κίνηση του ηλεκτρονίου με τις πιο μοντέρνες θεωρίες της σχετικότητας και της κβαντομηχανικής, ο Dirac κατέληξε σε ένα αινιγματικό συμπέρασμα: οι εξισώσεις του προέβλεπαν την ύπαρξη ηλεκτρόνιων με αρνητική ενέργεια, μία οικογένεια λύσεων αδιανόητη με βάση την κλασσική θεώρηση. Παίρνοντας όμως ένα ριψοκίνδυνο βήμα, ο Dirac ισχυρίστηκε πως οι επιπλέον λύσεις αντιστοιχούν σε αντισωματίδια με θετική ενέργεια(*). Τέσσερα χρόνια μετά, σε έναν ανιχνευτή θαλάμου αερίων, ο Carl Anderson θα παρατηρούσε το ποζιτρόνιο με τις ιδιότητες που προέβλεψε ο Dirac. Για την συνεισφορά τους στη Φυσική οι Dirac και Anderson τιμήθηκαν με βραβεία Nobel τo 1933 και 1936 αντίστοιχα.

Σήμερα, τα ποζιτρόνια έχουν αναρίθμητες εφαρμογές, από πειράματα στη Φυσική Υψηλών ενεργειών έως τεχνικές απεικόνισης στην ιατρική. Οι επιστήμονες μπορούν να «αντιστρέψουν» την διαδικασία εξαΰλωσης και να δημιουργήσουν μεγάλες ποσότητες ποζιτρονίων βομβαρδίζοντας, για παράδειγμα, ένα κομμάτι μετάλλου με μία υψηλής έντασης δέσμη ηλεκτρονίων. Μία άλλη πηγή ποζιτρονίων είναι τα ραδιενεργά ισότοπα, όπως για παράδειγμα ο άνθρακας-11. Τα νοσοκομεία χρησιμοποιούν επιταχυντές για να δημιουργήσουν αυτά τα βραχύβια ισότοπα ώστε να χρησιμοποιηθούν σαν φαρμακευτικοί δείκτες στην Τομογραφία Εκπομπής Ποζιτρονίων (Positron Emission Tomography). Η τεχνική PET επιτρέπει την απεικόνιση βιολογικών μηχανισμών και συστημάτων όπως τη ροή αίματος, τον μεταβολισμό και τους νευρωνικούς υποδοχείς.

Youhei Morita, KEK, Japan

Μετάφραση: Λεωνίδας Καλούσης

Σημ.μετ.: Για την ακρίβεια, ο Dirac αρχικά προσπάθησε να συνδέσει τις λύσεις αρνητικής ενέργειας με τα πρωτόνια, δηλαδή τα θετικά φορτισμένα σωματίδια που απαντώνται στο εσωτερικό των ατομικών πυρήνων. Γρήγορα όμως φάνηκε πως μία τέτοια θεωρία οδηγεί σε εσωτερικές ασυνέπειες και εγκαταλείφθηκε. Προσπαθώντας να βρει άκρη σε αυτό το αδιέξοδο ο Dirac κατέληξε στην ιδέα της αντιύλης το 1931.

Πολλά χρόνια αργότερα ο διαπρεπής φυσικός Murray Gell-Mann θα ρωτούσε τον Dirac γιατί ένας επιστήμονας του δικού του διαμετρήματος καθυστέρησε τόσο πολύ να οδηγηθεί στην ιδέα του ποζιτροωίου. Ο Dirac θα απαντούσε με την άνεση και τον κυνισμό μιας ευφυίας: "... από καθαρή δειλία".

[Η θεωρητική πρόβλεψη και η πειραματική ανίχνευση του ποζιτρονίου αποτελούν μία από τις συναρπαστικότερες ιστορίες για τη φυσική του 20ου αιώνα. Για μια πληρέστερη αναφορά στον Dirac και την αντιύλη ο αναγνώστης παροτρύνεται να συμβουλευτεί το εξαιρετικό βιβλίο των Εκδ. ΣΤΑΧΥ: P.A.M. Dirac, Αντιύλη και Σχετικιστική Κβαντομηχανική]