Pozitron ()
Tarkibi	fundamental zarracha
Oilasi	Fermion
Guruhi	Lepton
Avlodi	birinchi
Quyidagi o‘zaro ta’sirlarda qatnashadi	gravitatsion, kuchsiz va elektromagnit
Antizarracha	Elektron
Massasi	9,1093837015(28)⋅10−31 kg, 0,51099895000(15) MeV, 5,48579909065(16)⋅10-4 a.m.b.
Yashash davomiyligi	∞
Nazariy jihatdan asoslangan	P. Dirak (1928)
Kashf etilgan	K. D. Anderson (1932)
Kvant sonlari
Elektr zaryadi	+1e +1,602176634⋅10−19 Kl (aniq)
Barion soni	0
Lepton soni	−1
B−L	+1
Spin	1/2 ħ
Magnit momenti	+9,274009994(57)⋅10−24 J/Tl
Ichki juftlik	−1
Izotopik spin	0
Kuchsiz izospinning uchinchi komponenti	+1/2 (o‘ng xirallik), 0 (chap xirallik)
Kuchsiz giperzaryad	+1 (o‘ng xirallik), +2 (chap xirallik)
Vikimedia omboridagi mediafayllar

Pozitron (inglizcha positive «musbat» + electron «elektron» so‘zlaridan) — antizarracha, elektronning musbat zaryadli jufti. U antimoddaga mansub bo‘lib, elektr zaryadi +1, spini 1⁄2, lepton zaryadi −1 va massasi elektron massasiga teng. Pozitron va elektronning annigilyatsiyasi jarayonida ularning massasi energiyaga aylanib, ikki (juda kam hollarda uch yoki undan ortiq) gamma-kvant shaklida ajraladi.

Pozitronlar radioaktiv yemirilishning bir turida — pozitron chiqarilishida (pozitron emissiyasi), shuningdek, fotonlarning, agar ularning energiyasi 1,022 MeV dan yuqori bo‘lsa, modda bilan o‘zaro ta’sirlashishida ham hosil bo‘ladi. Bu jarayon «juftlik hosil bo‘lishi» deb ataladi. Bunda foton yadroning elektromagnit maydoni bilan ta’sirlashib, bir vaqtning o‘zida elektron va pozitronni hosil qiladi. Pozitronlar, shuningdek, kuchli elektr maydonida elektron-pozitron juftliklarining hosil bo‘lishi jarayonida ham paydo bo‘lishi mumkin.

Pozitron mavjudligi birinchi marta 1928-yilda Pol Dirak tomonidan taxmin qilingan. Dirak nazariyasi nafaqat elektronni manfiy elektr zaryadi bilan, balki unga o‘xshash musbat zaryadli zarrachani ham tavsiflagan. Tabiatda bunday zarracha topilmagani Dirak tenglamalarida «ortiqcha yechimlar» mavjudligiga ishora deb qaralgan. Biroq pozitronning kashf etilishi nazariyaning katta muvaffaqiyatiga aylandi.

Dirak nazariyasiga ko‘ra, elektron va pozitron bir juft sifatida hosil bo‘lishi mumkin. Buning uchun ikkala zarrachaning tinchlik energiyalari yig‘indisiga teng, ya’ni 2×0,511 MeV energiya sarflanishi kerak. Tabiiy radioaktiv moddalar esa γ-kvantlar chiqarishi va bu kvantlarning energiyasi 1 MeVdan yuqori bo‘lishi ma’lum edi. Shu sababli laboratoriyada pozitron olish mumkin deb hisoblangan va bunga erishilgan. Pozitron va elektronlarning xossalari tajribada solishtirilganda, elektr zaryadining ishorasidan tashqari ularning barcha fizik xususiyatlari bir xil ekani aniqlangan.

Pozitron 1932-yilda amerikalik fizik Anderson tomonidan kosmik nurlanishni kuzatish jarayonida Vilson kamerasi yordamida kashf etilgan. Kamera magnit maydoniga joylashtirilgan edi. Olim elektronlar iziga juda o‘xshash, ammo magnit maydon ta’sirida elektronlar iziga qarama-qarshi tomonga egiladigan zarrachalar izlarini suratga olgan. Bu esa aniqlangan zarrachalar musbat elektr zaryadiga ega ekanini ko‘rsatgan. Ko‘p o‘tmay Vilson kamerasi yordamida olingan boshqa suratlar pozitronlarning kelib chiqishini ham ochib bergan: ikkilamchi kosmik nurlanishdagi γ-kvantlar ta’sirida pozitronlar oddiy elektronlar bilan juft holda hosil bo‘lgan. Yangi zarrachaning bu xususiyatlari Dirakning avval ishlab chiqilgan relativistik elektron nazariyasiga hayratlanarli darajada mos kelgan. 1934-yilda Iren va Frederik Jolio-Kyuri Fransiyada pozitronlarning yana bir manbaini — β⁺-radioaktivlikni kashf etishgan.

«Pozitron» atamasini Andersonning o‘zi taklif qilgan. Anderson elektronlarni «negatronlar» deb qayta nomlashni ham taklif qilgan. Bu atama elektron va pozitronlar birgalikda ko‘rib chiqiladigan holatlarda hozir ham qo‘llanadi; bunday hollarda «elektron» atamasi ko‘pincha ikkala zarrachani — elektronni (negatronni) hamda pozitronni anglatadi.

Pozitron kashf etilgan birinchi antizarracha bo‘ldi. Elektron antizarrachasining mavjudligi va ikki antizarrachaning umumiy xossalari Dirak nazariyasi xulosalariga mos kelishi ushbu nazariyani boshqa zarrachalarga ham tatbiq etish mumkinligini ko‘rsatdi. Bu barcha elementar zarrachalar juft tabiatga ega bo‘lishi mumkin degan g‘oyani ilgari surib, keyingi fizik tadqiqotlarga yo‘nalish berdi. Bunday yondashuv nihoyatda samarali bo‘ldi. Hozir elementar zarrachalarning juft tabiati ko‘plab tajribaviy dalillar bilan tasdiqlangan tabiat qonuni hisoblanadi.

Dirak nazariyasiga ko‘ra, elektron va pozitron to‘qnashganda annigilyatsiyaga uchrashi va to‘qnashayotgan zarrachalarning umumiy energiyasiga teng energiya ajralishi kerak. Ma’lum bo‘lishicha, bu jarayon asosan pozitron modda ichida sekinlashganidan so‘ng, ikki zarrachaning umumiy energiyasi ularning tinchlik energiyasiga tenglashganda sodir bo‘ladi: 1,0221 MeV. Tajribalarda pozitronlar bilan nurlantirilgan nishondan qarama-qarshi yo‘nalishlarda uchib chiqadigan, har biri 0,511 MeV energiyaga ega γ-kvantlar (fotonlar) juftligi qayd etilgan. Elektron va pozitron annigilyatsiyasida bitta emas, kamida ikkita γ-kvant hosil bo‘lishi zarurligi impulsning saqlanish qonunidan kelib chiqadi. Annigilyatsiyadan oldin pozitron va elektronning massa markazi sistemasidagi umumiy impulsi nolga teng. Agar annigilyatsiyada faqat bitta γ-kvant hosil bo‘lganida, u har qanday sanoq sistemasida nolga teng bo‘lmagan impulsni olib ketgan bo‘lardi.

Ma’lumki, 1951-yildan beri ayrim amorf jismlarda, suyuqliklarda va gazlarda pozitron sekinlashgach, ko‘p hollarda darhol annigilyatsiyalanmasdan, elektron bilan qisqa muddatli bog‘langan tizimni hosil qilishi ma’lum. Bu tizim pozitroniy deb atalgan. Pozitroniy kimyoviy xossalari jihatidan vodorod atomiga o‘xshaydi. Chunki u bittadan musbat va manfiy elektr zaryadidan tashkil topgan bo‘lib, kimyoviy reaksiyalarga kirisha oladi. Elektron va pozitron turli zarrachalar bo‘lgani sababli Pauli taqiqlash prinsipi ularga tatbiq etilmaydi. Shu bois ular eng past energiyali bog‘langan holatda nafaqat antiparallel, balki parallel spinlar bilan ham mavjud bo‘lishi mumkin. Bu spinlarning modullari 1⁄2ga teng. Birinchi holatda pozitroniyning umumiy spini s = +1⁄2 − 1⁄2 = 0 bo‘lib, bu parapozitroniyga, ikkinchi holatda esa s = +1⁄2 + 1⁄2 = 1 bo‘lib, ortopozitroniyga mos keladi. Qizig‘i shundaki, ortopozitroniy tarkibidagi elektron-pozitron juftligi annigilyatsiyasida ikkita γ-kvant hosil bo‘la olmaydi. Ikki γ-kvantning impuls momentlari bir-biriga nisbatan 1 ga teng bo‘lib, umumiy impuls momenti nolga yoki ikkiga teng bo‘lishi mumkin, ammo birga teng bo‘lolmaydi. Shu sababli bu holatdagi annigilyatsiya umumiy energiyasi 1,022 MeV bo‘lgan uchta γ-kvant chiqarilishi bilan kechadi. Ortopozitroniyning hosil bo‘lish ehtimoli parapozitroniynikidan uch baravar katta, chunki pozitroniyning ikkala holati uchun (2s + 1) statistik vaznlari nisbati 3:1 ga teng. Ammo hatto bog‘langan holatda juftlik annigilyatsiyasi yuqori ulushni tashkil etadigan jismlarda ham (50 % gacha) pozitroniy hosil bo‘lgach, ko‘pincha ikkita γ-kvant, juda kam hollarda esa uchta γ-kvant ajraladi. Gap shundaki, parapozitroniyning yashash davomiyligi taxminan 10⁻¹⁰ s, ortopozitroniyniki esa taxminan 10⁻⁷ s. Muhit atomlari bilan doimiy ta’sirlashadigan uzoq yashovchi ortopozitroniy uchta γ-kvant chiqarib annigilyatsiyalanishga ulgurmaydi: undan oldin uning tarkibidagi pozitron antiparallel spinli holatda tashqi elektron bilan annigilyatsiyalanadi va ikkita γ-kvant chiqaradi.

To‘xtagan pozitron annigilyatsiyasida hosil bo‘ladigan ikkita gamma-kvantning har biri 511 keV energiya olib, mutlaqo qarama-qarshi yo‘nalishlarda tarqaladi. Fotonlarning uchish yo‘nalishini o‘lchash orqali annigilyatsiya sodir bo‘lgan nuqtani aniqlash mumkin. Bu usul pozitron-emissiya tomografiyasida qo‘llanadi.

2007-yilda ikki pozitron va ikki elektrondan iborat bog‘langan tizimning mavjudligi tajribada isbotlangan (molekulyar pozitroniy). Kimyoviy jihatdan u vodorodning H₂ molekulasiga mos keladi. Bunday molekula atomar pozitroniydan ham tezroq parchalanadi.

Taxmin qilinishicha, Katta portlashdan keyingi dastlabki lahzalarda Koinotdagi pozitron va elektronlar soni deyarli teng bo‘lgan. Ammo Koinot sovishi bilan bu simmetriya buzilgan. Koinot harorati 1 MeV gacha pasaygunicha issiqlik fotonlari elektron-pozitron juftliklarini hosil qilish orqali moddada ma’lum miqdordagi pozitronlar mavjudligini doimiy ta’minlagan. (Bunday sharoit hozir ham issiq yulduzlar qa’rida uchraydi.) Koinot moddasi harorati juftlik hosil bo‘lish chegarasidan pastga tushgach, qolgan pozitronlar ortiqcha elektronlar bilan annigilyatsiyaga uchragan.

Koinotda pozitronlar gamma-kvantlar va yuqori energiyali kosmik nurlar zarrachalarining modda bilan o‘zaro ta’sirida, shuningdek, ayrim turdagi zarrachalarning (masalan, musbat myuonlarning) yemirilishida hosil bo‘ladi. Shunday qilib, birlamchi kosmik nurlarning bir qismini pozitronlar tashkil etadi, chunki elektronlar bo‘lmagan sharoitda ular barqarordir. Galaktikaning ayrim hududlarida pozitronlar mavjudligini tasdiqlovchi 511 keV energiyali annigilyatsion gamma-chiziqlar aniqlangan.

Quyoshdagi termoyadro pp-siklida (shuningdek, CNO-siklida) ayrim reaksiyalar pozitron chiqarilishi bilan kechadi. Bu pozitron darhol atrofdagi elektronlardan biri bilan annigilyatsiyalanadi. Shunday qilib, Quyosh energiyasining bir qismi pozitronlar ko‘rinishida ajraladi va Quyosh yadrosida har doim ma’lum miqdorda pozitronlar bo‘ladi (ular hosil bo‘lish va annigilyatsiya jarayonlari o‘rtasidagi muvozanatda turadi).

Ba’zi tabiiy radioaktiv yadrolar (birlamchi, radiogen va kosmogen) pozitronlar chiqishi bilan kechadigan beta-yemirilishga uchraydi, ya’ni ularda pozitron nurlanishi kuzatiladi. Masalan, tabiiy ⁴⁰K izotopining yemirilishlaridan taxminan 0,001 % holati aynan shu yo‘l bilan sodir bo‘ladi. Bundan tashqari, radioaktiv yemirilishlarda hosil bo‘lgan, energiyasi 1,022 MeV dan yuqori gamma-kvantlar modda bilan o‘zaro ta’sirlashganda elektron-pozitron juftliklarini hosil qilishi mumkin.

Elektron antineytrinosi (energiyasi 1,8 MeV dan yuqori) va proton o‘zaro ta’sirlashganda teskari beta-yemirilish reaksiyasi sodir bo‘lib, pozitron hosil bo‘ladi: Bunday reaksiya tabiatda ham sodir bo‘ladi, chunki teskari beta-yemirilish chegarasidan yuqori energiyaga ega antineytrinolar oqimi mavjud. Ular, masalan, tabiiy radioaktiv yadrolarning beta-yemirilishida hosil bo‘ladi.

• Pozitronning barcha ma’lum xususiyatlari Particle Data Group sharhida tizimlashtirilgan .
• Klimov A. N. Yadro fizikasi va yadro reaktorlari. Moskva: Atomizdat, 1971.