Номер 3, страница 262 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

3. Чем отличается античастица от частицы?

3. Античастица — это «зеркальное отражение» элементарной частицы. У частицы и соответствующей ей античастицы одинаковые масса, спин (собственный момент импульса) и время жизни (если они нестабильны).

Основное отличие заключается в том, что у античастицы противоположны по знаку все аддитивные квантовые числа (характеристики, которые складываются при объединении систем). К ним относятся:

Электрический заряд. Например, у электрона ($e^−$) заряд отрицательный ($-1.6 \times 10^{-19}$ Кл), а у его античастицы — позитрона ($e^+$) — положительный ($+1.6 \times 10^{-19}$ Кл). У протона ($p$) заряд положительный, а у антипротона ($\bar{p}$) — отрицательный.

Барионное и лептонное числа. Эти числа характеризуют принадлежность частиц к классам барионов (протоны, нейтроны) и лептонов (электроны, нейтрино). У протона барионное число равно $+1$, у антипротона — $-1$. У электрона лептонное число $+1$, у позитрона — $-1$. Сохранение этих чисел объясняет, почему материя в нашей Вселенной стабильна.

Другие квантовые числа, такие как странность, очарование, прелесть, а также проекция магнитного момента.

Даже электрически нейтральные частицы, такие как нейтрон ($n$), имеют античастицу — антинейтрон ($\bar{n}$). Хотя их заряды равны нулю, они отличаются по знаку барионного числа и магнитного момента. Это связано с их внутренним строением: нейтрон состоит из кварков ($udd$), а антинейтрон — из антикварков ($\bar{u}\bar{d}\bar{d}$).

Некоторые частицы, которые не обладают никакими зарядовыми характеристиками (например, фотон $\gamma$ или Z-бозон), являются собственными античастицами. Такие частицы называют истинно нейтральными.

Ключевое свойство взаимодействия частицы и античастицы — это аннигиляция. При их столкновении они взаимоуничтожаются, а их суммарная масса и энергия покоя превращаются в другие частицы (например, в фотоны) в соответствии с уравнением Эйнштейна $E=mc^2$.

Античастица отличается от частицы противоположными знаками аддитивных квантовых характеристик, таких как электрический заряд, лептонное и барионное числа, а также проекция магнитного момента. Масса, спин и время жизни у частицы и античастицы одинаковы. При столкновении частица и ее античастица аннигилируют, то есть взаимоуничтожаются с выделением энергии.