Антипротон

Антипротонот,p, (се изговара пи-бар) е античестичката на протонот. Антипротоните се стабилни, но обично се краткотрајни бидејќи било судир со протон ќе предизвика уништување на двете честички со излив на енергија.

Постоењето на антипротон со -1 електричен полнеж, наспроти +1 електричниот полнеж на протонот, беше предвидено од Пол Дирак (Paul Dirac) во 1933 година во неговото предавање за Нобеловата награда. Дирак Нобеловата награда ја добил во 1928 за објавувањето на неговата „Диракова равенка“ (Dirac Equation) со која го предвиди постоењето  на позитивни и негативни решенија за еднаквоста на масата и енергијата. 

Антипротонот експериментално бил потврден во 1955год. од страна на физичарите од калифорнискиот унуверзитет Беркли, Емилио Серџ и Овен Чемберлејн, за што биле наградени со Нобелова награда за физика во 1959год. Антипротонот се состои од два горни антикваркови и еден долен антикварк (uud). Сите својства на антипротонот кои биле измерени одговараат на соодветните својства на протонот, со исклучок на тоа што антипротонот има електричен полнеж и магнетен момент кои се спротивни од оние во протон. Прашањата за тоа како материјата е различна од антиматеријата, и значењето на антиматерија во објаснувањето како нашиот универзум ја преживеал Големата експлозија остануваат отворени проблеми кои делумно, се должни на релативниот недостаток на антиматерија во денешниот универзум.

Настанување во природата 

Антипротоните биле откриени во космичките зраци од пред 25 години. Најпрвин со експерименти од балон и неодамна од сателитски детектори. Стандардната слика за нивното присуство во космичките зраци е тоа што тие се произведуваат во судири на космички зрачни протони со јадра во меѓуѕвездената средина, преку реакција, каде што A претставува јадрото:

p + A → p+ p +p+ A

Секундарните антипротони (p) пропагираат преку галаксијата, затворени од страна на галактички магнетни полиња. Нивниот енергетски спектар е изменет со судири со други атоми во меѓуѕвездената средина, и антипротоните исто така, може да се изгубат со "протекување" од галаксијата.

Космичките зраци на енергетскиот спектар на антипротонот се мерат редовно и се константни со стандардната слика за производство на антипротони од судири на космичките зраци. Ова поставува горни граници во бројот на антипротони кои можат да бидат произведени на многу начини,  како на пример од уништување на суперметрични темни материски  честички  во галаксијата или од испарувањето на исконски црни дупки.Ова, исто така, обезбедува понизок лимит на животот  на антипртонот, од околу 1-10.000.000 години. Бидејќи времето на галактичкото складирање на антипротоните е околу 10 милиони години, внатрешно распаѓање во текот на животот ќе го измести спектарот на космички зраци на антипротоните. Ова е значително по прецизно  од најдобрите лабораториски мерења за животот на антипротонот 

• LEAR експериментот во CERN: 0.08 years
• APEX експериментот во Фермилаб: 50 000год за   p → μ− + што било 
• APEX експериментот во Фермилаб: 300 000год  за p → e− + γ

Магнитудата на својствата на антипротонот кои  се утврдени од "CPT symmetry" се точно поврзани со оние на протонот. Всушност, "CPT symmetry"

 утврдува дека масата и животниот век на  антипротонот се еднакви како и во протонот, а електричниот полнеж и магнетниот момент на антипротонот имаат спротивни знаци, а еднаква магнитуда со оние во протонот. "CPT symmetry" е основна последица од квантната теорија за поле.

Модерни експерименти и апликации

Антипротон акумулатор во Фемилаб

Антипротоните се произведуваат во Фермилаб за судирни физички операции во Теватрон, каде тие се судираат со протони. Употребата на антипротоните ни дозволува повисока просечна енергија на судир помеѓу кварк и антикварк. Ова се случува поради тоа што валентните кваркови во протонот и валентните антикваркови во протонот го носат најголемиот дел од протонот или од моментумот на антипротонот.

За нивно формирање потребна е енергија еквивалентна на температура од 10 трилиони К и ова не се случува нормално. Сепак, во CERN, протоноте се забрзуваат до енергија од 26 GeV (Гига електрични Волти) и се судираат во иридиумска прачка. Протоните отскокнуваат од јадрата на иридиумите со доволно енергија за да се создаде материја. Се создава спектар од честички и античестички, и антипротоните се одделуваат со помош на магнети во вакуум.

Во јули 2011, експериментот  ASACUSA во ЦЕРН утврдил дека масата на антипротонот е 1836.1526736(23) пати по масивна од онаа на електронот.

Антипротоните преку лабораториски експерименти имаат покажано потенцијал за лекување на одредени видови рак,  на сличен начин во се користат за јонска (протон) терапија.