antipartikels

Antipartikels zijn de antiparen van materiedeeltjes. Voor elk fundamenteel deeltje bestaat er een antipartikel met tegengestelde elektrische lading en tegenovergestelde additieve quantumgetallen zoals leptonnummer of baryonnummer. De massa en de spin van een antipartikel komen overeen met die van het deeltje zelf. Sommige neutrale deeltjes zijn hun eigen antipartikel, zoals de foton en de pi0 (pion-zero); bij veel andere deeltjes is het antipartikel echter een apart deeltje met tegengestelde quantumgetallen.

Voorbeelden zijn elektron en positron (antielectron) met tegengestelde elektrische lading; proton en antiproton; neutron en antineutron; neutrino en antineutrino. Het bestaan van antipartikels volgt uit fundamentele symmetrieën en de relativistische quantumtheorie.

Antipartikels ontstaan in hoge-energierijke processen, zoals botsingen in deeltjesversnellers en in kosmische straling. Bij zulke processen worden vaak paren geproduceerd zodat conserve van energie, impuls en kwantumnummers geldt. Wanneer eeneltje en zijn antipartikel elkaar ontmoeten, annihileren ze meestal tot fotonen (gamma-straling), waarbij de totale energie van het paar wordt omgezet in straling. In het specifieke geval van een stilstaand elektron en positron levert annihilatie doorgaans twee gamma-stralen op van elk 511 keV.

Belang: antimaterie is cruciaal voor het begrip van fundamentele symmetrieën en CP-schending, en speelt een rol in kosmologische vraagstukken over materie-antimaterieonevenwichtigheid. Praktisch wordt antimaterie in de geneeskunde gebruikt bij positronemissietomografie (PET). Experimenteel onderzoek naar antipartikels vindt wereldwijd plaats in grote deeltjesfysica-accelerators en draagt bij aan test van de basiskrachten.

Historisch werd de antipartikeltheorie in 1930 voorspeld door Paul Dirac; in 1932 ontdekte Carl Anderson de positron, het eerste aangetoonde antipartikel.