Фізика - Великий довідник школяра - 2019
Квантова оптика
Елементарні частинки та античастинки. Взаємні перетворення частинок
Існує декілька різних визначень поняття «елементарні частинки». Найпростіше з них, на рівні шкільних уявлень, таке: частинки матерії, дрібніші за атоми та їх ядра, називаються елементарними. (Спочатку поширеним було визначення, у якому фігурувала умова, щоб дана частинка не складалася з інших частинок, але у разі такого визначення виявлення кваркової структури нуклонів виключило б нуклони із числа елементарних.)
Виходячи зі шкільного курсу фізики, можна виділити такі елементарні частинки: електрон, протон, нейтрон, нейтрино і фотон.
Дуже важливою властивістю елементарних частинок є їхня здатність перетворюватись одна на одну.
Приклад: розпад нейтрона з переходом цього нейтрального нуклона у заряджений стан (це можливо, оскільки маса нейтрона і його енергія спокою більші, ніж у протона):
.
Відомо, що електрони відіграють роль 
-частинок у випромінюванні радіоактивних речовин, тому розглянуте перетворення нейтрона називається 
-розпадом.
Перш ніж обговорювати зміст частинки, позначеної 
, треба записати схему перетворення протона на нейтрон, яке відбувається в ядрі (оскільки маса і енергія спокою протона менші, ніж у нейтрона, то у відокремленого протона таке перетворення не виявляється, а протон у ядрі немов би «позичує» енергію у сусідніх нуклонів).
Приклад 
-розпаду: 
.
При цьому утворюється частинка 
, яка одержала назву позитрон («позитивний електрон»). Позитрон відрізняється від електрона лише знаком заряду і називається античастинкою електрона.
Нейтральна частинка 
, яка утворюється при 
-розпаді, одержала назву нейтрино.
Частинка 
у випадку 
-розпаду називається антинейтрино, 
є античастинкою відносно до 
.
Обидві ці частинки електронейтральні, відмінність між ними можна пояснити тільки при поглибленому (факультативному) вивченні фізики: ці античастинки відрізняються напрямом спіна.
У межах загальноосвітнього курсу можна пояснити відмінність між 
і 
наближено: елементарні частинки мають властивість «обертатись» навколо «власної осі» (як Земля здійснює добове обертання), при цьому частинки 
і 
«обертаються» у протилежних напрямках.
Античастинки є у всіх згаданих елементарних частинок, крім фотона. Існування позитрона виявив у 1932 р. американський учений Карл Андерсон, а уже в 1933 р. було відкрито явище народження пари електрон-позитрон при взаємодії 
-фотонів із речовиною: 
.
Зворотний процес: 
. Він називається анігіляцією (знищенням) пари 
і 
й супроводжується значним енерговиділенням.