Positrón para niños
Datos para niños Positrón e+ β+, e+ |
||
|---|---|---|
 Fotografía en una cámara de niebla por C.D. Anderson, del primer positrón identificado. Una lámina de plomo de 6 mm separa la mitad superior de la cámara de la mitad inferior. El positrón debe haber venido de abajo ya que la parte superior de la pista se dobla con mayor fuerza en el campo magnético lo que indica una menor energía.
|
||
| Clasificación | partículas elementales | |
| Familia | fermión | |
| Grupo | leptón | |
| Generación | Primera | |
| Interacción | Gravedad, Electromagnetismo, Nuclear débil |
|
| Partícula | electrón | |
| Teorizada | Paul Dirac (1928) | |
| Descubierta | Carl David Anderson (1932) | |
| Masa | 9,10938215 × 10−31 kg 1/1822,88849 uma |
|
| Carga eléctrica | +1,602176487 × 10−19 C | |
| Momento magnético | −1.00115965218111 μB | |
| Carga de color | - | |
| Espín | ± 1/2 | |
El positrón o antielectrón es una partícula elemental muy especial. Es la antipartícula del electrón. Esto significa que tiene la misma masa y el mismo espín (una propiedad de las partículas), pero su carga eléctrica es opuesta. Mientras que el electrón tiene una carga negativa (-1e), el positrón tiene una carga positiva (+1e).
Los positrones no forman parte de la materia común que nos rodea. En cambio, son parte de la antimateria. Sin embargo, se producen en muchos procesos radioquímicos, que son transformaciones que ocurren en el núcleo de los átomos.
Esta partícula fue propuesta por el científico Paul Dirac en 1928. Más tarde, en 1932, el físico estadounidense Carl David Anderson la descubrió. Lo hizo al fotografiar las huellas de los rayos cósmicos en una cámara de niebla.
Hoy en día, los positrones se usan en la medicina nuclear, por ejemplo, en la tomografía por emisión de positrones (PET).
Contenido
¿Qué es el Positrón?
La Predicción de Paul Dirac
En 1928, el físico Paul Dirac publicó un trabajo importante. En él, sugirió que los electrones podían tener tanto carga positiva como negativa. Su trabajo incluía la ecuación de Dirac, que unía la mecánica cuántica, la relatividad especial y el concepto de espín del electrón.
Esta ecuación tenía soluciones para energías positivas y negativas. Las soluciones de energía positiva explicaban lo que se veía en los experimentos. Pero las soluciones de energía negativa eran un misterio. Dirac no podía simplemente ignorarlas.
En 1929, Dirac propuso una idea para explicar las soluciones de energía negativa. Pensó que el espacio podría estar lleno de electrones con energía negativa, como un "mar". Si un electrón normal (con energía positiva) caía en este "mar", se convertiría en un electrón de energía negativa, que se comportaría como si tuviera carga positiva.
Al principio, Dirac pensó que el protón podría ser esta partícula de energía negativa. Sin embargo, el protón es mucho más pesado que el electrón. Otros científicos, como Robert Oppenheimer y Hermann Weyl, señalaron que si el protón fuera un electrón de energía negativa, los átomos de hidrógeno se destruirían muy rápido. Además, el electrón de energía negativa debería tener la misma masa que el electrón normal.
Finalmente, en 1931, Dirac publicó un nuevo artículo. En él, predijo la existencia de una partícula que aún no se había visto. La llamó "antielectrón". Esta partícula tendría la misma masa que un electrón, pero con la carga opuesta. También predijo que, si un antielectrón y un electrón se encontraban, se aniquilarían mutuamente.
El Descubrimiento de Carl David Anderson
El positrón fue descubierto por Carl David Anderson el 2 de agosto de 1932. Por este descubrimiento, Anderson recibió el Premio Nobel de Física en 1936. Él no inventó la palabra "positrón", sino que la aceptó por sugerencia del editor de la revista Physical Review.
Anderson descubrió el positrón mientras estudiaba los rayos cósmicos. Hizo que estos rayos pasaran a través de una cámara de niebla y una lámina de plomo. Alrededor de este aparato había un imán. El imán hacía que las partículas se curvaran en diferentes direcciones, dependiendo de su carga eléctrica.
La huella que dejaba cada positrón en la placa fotográfica se curvaba de una manera que indicaba que tenía la misma masa que un electrón, pero su dirección de curvatura mostraba que su carga era positiva. Este fue el primer indicio de la existencia de la antimateria.
Otros científicos, como Dmitri Skobeltsyn y Chung-Yao Chao, habían visto antes posibles huellas de positrones, pero no las habían identificado correctamente. También Patrick Blackett y Giuseppe Occhialini descubrieron el positrón al mismo tiempo que Anderson, pero Anderson publicó su hallazgo primero.
¿Cómo se Crean los Positrones?
Creación con Láser
En noviembre de 2008, la doctora Hui Chen y su equipo en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore de Estados Unidos lograron crear positrones. Lo hicieron al dirigir un pulso de láser muy potente a través de una lámina delgada de oro.
Este láser ionizó el material y aceleró sus electrones. Los electrones acelerados emitieron paquetes de energía llamados cuantos. Cuando estos cuantos se desintegraron, produjeron partículas de materia y también positrones.
Hoy en día, la producción de haces de positrones-electrones de alta energía (5 MeV) en laboratorios permite investigar cómo reaccionan diferentes elementos a estas interacciones. También ayuda a entender cómo se transfiere la energía a las partículas y el efecto de los brote de rayos gamma (GRB).
Usos del Positrón
En la Investigación Científica
- Aceleradores de partículas: En algunos experimentos con acelerador de partículas, se hacen chocar positrones y electrones a velocidades muy altas. La energía de este impacto y la aniquilación entre materia y antimateria crean muchas partículas subatómicas diferentes. Los científicos estudian estas colisiones para probar teorías y buscar nuevas partículas.
- Antihidrógeno: El experimento ALPHA combina positrones con antiprotones para estudiar las propiedades del antihidrógeno, que es la versión de antimateria del átomo de hidrógeno.
- Espectroscopia de aniquilación de positrones (PAS): Esta es una herramienta experimental que se usa en la investigación de materiales. Ayuda a detectar cambios en la densidad, defectos o espacios vacíos dentro de un material sólido.
En la Medicina
- Tomografía por emisión de positrones (PET): Los positrones se usan en los escáneres PET en los hospitales. Un material radiactivo que emite positrones se introduce en el cuerpo. Cuando los positrones se encuentran con los electrones del cuerpo, se aniquilan y emiten rayos gamma. Estos rayos son detectados por el escáner, que crea imágenes detalladas en 3D de la actividad metabólica dentro del cuerpo humano.
El Positrón en la Ficción
El positrón ha sido una partícula muy popular en la ciencia ficción.
- En las novelas de robots de Isaac Asimov, el positrón era clave para crear los "cerebros positrónicos" de los robots. Estos cerebros funcionaban como neuronas mecánicas. Asimov eligió esta partícula porque era un descubrimiento reciente y eso atraía a los lectores de su época.
- En Digimon Adventure 02, el Digimon Imperialdramon usa un ataque llamado "Láser Positrónico".
- En Neon Génesis Evangelion, el rifle positrónico es un arma poderosa usada contra los "ángeles" invasores.
- En la saga de Star Trek, el androide Data tiene un cerebro positrónico.
- En la película El hombre bicentenario, el personaje principal, un robot, también tiene un cerebro positrónico.
- En la película GhostBusters, los científicos usan "rayos de positrones" para atrapar fantasmas.
- En la serie Supergirl, se menciona un "cañón de positrones" como arma.
- En la película Tenet, la física del positrón se usa como ejemplo para explicar la posibilidad de viajar hacia atrás en el tiempo.
Véase también
En inglés: Positron Facts for Kids
Galería de imágenes
-
Wilson Las cámaras de nubes fueron herramientas muy importantes en los inicios de la física de partículas. Se usaron para descubrir el positrón, el muón y el kaón.
