positrone

In fisica, l’antiparticella dell’elettrone, detta anche in passato elettrone positivo; fu scoperta da C.D. Anderson nel 1932 in una fotografia di tracce di raggi cosmici in camera di Wilson, ma la sua esistenza era già stata prevista teoricamente da P.A.M. Dirac (➔ Dirac, Paul Adrien Maurice). Il p. è osservato, oltre che come particella secondaria nella radiazione cosmica, nel decadimento di isotopi artificiali radioattivi β⁺, e nelle coppie elettrone-p. prodotte da raggi γ di energia superiore a 1,02 MeV, cioè a due volte l’energia di quiete dell’elettrone. Il p., attraversando la materia, si annichila con un elettrone, dando origine a due o più fotoni γ. Per la tomografia a emissione di p. ➔ PET.

Il positronio è un sistema instabile costituito da un p. e un elettrone, che talora si forma prima dell’annichilazione delle due particelle: lo stato di legame di queste è simile a quello fra un protone e un elettrone nell’atomo di idrogeno. Esistono due varietà di positronio, e precisamente il parapositronio e l’ortopositronio, a seconda che gli spin (uguali fra loro) del p. e dell’elettrone siano antiparalleli (spin totale nullo) oppure paralleli (spin totale uguale a 1, in unità h/2π, dove h è la costante di Planck). Il positronio decade per annichilazione e la vita media delle due varietà è molto diversa: per il parapositronio essa è di 10^–10 s, e nell’annichilazione sono emessi, in direzioni opposte, due fotoni, ciascuno con energia di 0,5108 MeV, corrispondente alla massa dell’elettrone; per l’ortopositronio la vita media è di 10^–7 s, e l’annichilazione dà luogo a tre fotoni, con energia e direzione qualsiasi, legate dalla conservazione dell’energia e della quantità di moto.