邁向量子場論

正電子

正電子是電子的反粒子:它具有完全相同的微小質量和相同大小的電荷,只是電荷由負變成了正。它是有史以來第一個被辨認出的反物質,對它的發現以最壯觀的方式證實了:相對論性量子理論那抽象的數學,所描述的是真實存在的東西。

它的故事從預言到探測僅歷時四年。一九二八年,狄拉克方程給出了令人困惑的負能量解,他最終論證道,這必定意味著存在一個帶正電荷的電子孿生物。一九三二年,卡爾·安德森在研究宇宙射線於雲室中留下的徑跡時,拍到了一個粒子,它在磁場中像電子那樣彎曲,方向卻相反——這正是一個帶正電之電子的標誌。

如今正電子已是尋常而有用之物。它們從某些放射性原子核中產生,而醫用的正子斷層掃描儀正依賴於它們:體內的示蹤劑發射正電子,每一個都很快遇上一個電子並湮滅成兩個光子,探測器據此將其定位,從而繪製出活體組織。正電子於是既是理論的一次歷史性勝利,也是一件在醫院裡默默服務的日常工具。

e⁺ — same mass as the electron, opposite (positive) charge

由狄拉克於一九二八年預言,安德森一九三二年在宇宙射線中發現——第一種反物質。

在現代場論的觀點裡,正電子是一個真實的粒子,而非一個空穴或「缺失的電子」;狄拉克最初的空穴圖景是一座有用的鷹架,如今已被取代。它獨自存在時是完全穩定的,只有在遇到物質時才湮滅。

又稱
antielectron反电子反電子