Античастицы. Уравнение Шрёдингера является нерелятивистским

Уравнение Шрёдингера является нерелятивистским. Наличие у электрона спина из этого уравнения не следовало и вводилось в теорию как опытный факт.

Волновое уравнение Дирака, полученное в 1928 г. и учитывающее релятивистские эффекты, объединило теорию относительности и кванты. Из этого уравнения теоретически вытекало наличие у электрона спина. Кроме того, из уравнения Дирака получалось, что у электрона должен быть «двойник» – частица с положительным элементарным зарядом.

В 1932 г. позитроны были экспериментально обнаружены в космическом излучении.

В дальнейшем было показано, что у всех элементарных частиц имеются античастицы.

В 1955 г. был обнаружен антипротон ; в 1956 г. – антинейтрон и т.д..

Так, антинейтрино, выделяющееся при распаде нейтрона по схеме

может захватываться протоном и образовывать нейтрон и позитрон:

.

А вот нейтрон с этим антинейтрино не взаимодействует. Эато нейтрон хорошо взаимодействует с нейтрино по схеме:

.

Таким образом, электронные нейтрино и антинейтрино являются разными частицами, отличающимися только знаком спина. Тоже можно сказать про нейтрон и антинейтрон.

Существуют также частицы, полностью совпадающие со своими античастицами. Это фотон, пи-нуль-мезон π ⁰ и эта-мезон η ⁰.

Из уравнения Дирака также следовало, что при столкновении частицы с античастицей они исчезают (аннигилируют), превращаясь в два γ-кванта, например:

или рождаются при прохождении γ-кванта большой энергии вблизи атомного ядра:

, причём 1,022 МэВ.

Действующие в мире элементарных частиц законы сохранения не допускают возможности возникновения одиночных античастиц.