Электроның қарсы бөлшегі: Позитрон туралы

Кіріспе

Электронға қарсы бөлшек

Позитрон немесе антиэлектрон – +1e электр заряды, 1/2 спині (электрон сияқты) және электронмен бірдей массасы бар бөлшек. Ол электронның антибөлшегі (антиматерияға жататын қарсы бөлшегі). Позитрон электронмен соқтығысқанда, аннигиляция процесі жүзеге асады. Егер бұл соқтығысу төмен энергияда болса, нәтижесінде екі немесе одан көп фотон пайда болады. Позитрондар позитрондық радиоактивті ыдырау арқылы (әлсіз өзара әрекеттесу арқылы) немесе жеткілікті энергиясы бар фотонның материалдағы атоммен өзара әрекеттесуінен жұптар түзілу арқылы пайда болуы мүмкін.

Теория

1928 жылы Пол Дирак электрондардың оң және теріс зарядталған болу мүмкіндігін ұсынған мақала жариялады. Бұл мақалада Дирак теңдеуі енгізілді, ол кванттық механиканы, арнайы салыстырмалылық теориясын және Земан эффектісін түсіндіру үшін электрон спинінің сол кездегі жаңа тұжырымының біріктірілген түрі болды. Мақала жаңа бөлшекті тікелей болжамады, бірақ электрондардың оң немесе теріс энергияға ие болуын шешім ретінде қарастыруға мүмкіндік берді. Герман Вейль теріс энергиялық шешімнің математикалық салдарларын талқылайтын мақала жариялады. Оң энергиялық шешім эксперименттік нәтижелерді түсіндірді, бірақ Дирак математикалық модельге рұқсат етілген, бірдей жарамды теріс энергиялық шешіммен қызығушылық танытты. Кванттық механика теріс энергиялық шешімді қарапайым түрде елемеуге мүмкіндік бермеді, өйткені классикалық механика мұндай теңдеулерде көбінесе істейтін; екіұшты шешім электрондардың оң және теріс энергиялық күйлер арасында спонтанды түрде секіру мүмкіндігін білдірді. Дегенмен, мұндай ауысулар әлі тәжірибе жүзінде байқалған жоқ. Бұл релятивистік электрон үшін теріс энергиялық шешімді түсіндіруге бағытталған. Ол «теріс энергиясы бар электрон сыртқы [электромагниттік] өрісте оң зарядталғандай қозғалады» деді. Ол сондай-ақ, кеңістіктің барлығын электрондардың оң энергиялық күйлерден (теріс электр заряды) және теріс энергиялық күйлерден (оң заряд) секіруіне кедерлес ететін, толтырылған теріс энергиялық күйлердің «теңізі» ретінде қарастыруға болатынын айтты. Мақалада протонның осы теңіздегі «арал» болу мүмкіндігі және оның теріс энергиялы электрон болуы мүмкіндігі де қарастырылды. Дирак протонның массасы электроннан әлдеқайда көп екенін мойындады, бірақ болашақ теория бұл мәселені шешеді деп үміттенді. Роберт Оппенгеймер Дирак теңдеуінің теріс энергиялық шешімі ретінде протондардың болуына күшті қарсылық көрсетті. Ол егер олай болса, сутек атомы жылдам өзін-өзі жояды деп мәлімдеді. 1931 жылы Вейль теріс энергиялы электронның массасы оң энергиялы электронның массасына тең болуы керек екенін көрсетті. Оппенгеймер мен Вейльдің аргументтеріне көндігіп, Дирак 1931 жылы әлі байқалмаған бөлшектің бар екендігін болжаған мақала жариялады, оны «антиэлектрон» деп атады, ол электронмен бірдей массаға және қарама-қарсы зарядқа ие болады және электронмен жанасқанда өзара жойылады. Ричард Фейнман және одан бұрын Эрнст Штюкельберг позитронның интерпретациясын уақыт бойынша кері қарай қозғалатын электрон ретінде ұсынды, Дирак теңдеуінің теріс энергиялық шешімдерін қайта қарастырды. Уақыт бойынша кері қарай қозғалатын электронның оң заряды болады. Джон Арчибальд Уилер осы тұжырымды барлық электрондардың бірдей қасиеттерін түсіндіру үшін қолданды, олардың «барлығы бір электрон» екенін және күрделі, өзін-өзі қиылыстыратын әлемдік сызыққа ие екенін көрсетті. Кейінірек Йоичиро Намбу оны бөлшектер мен антибөлшектер жұптарының барлық құрылымы мен жойылуына қолданды, «қазіргі және кейінгі уақытта пайда болатын жұптардың соңғы құрылымы мен жойылуы жарату немесе жою емес, тек қозғалатын бөлшектердің бағытының өзгеруі, өткеннен болашаққа немесе болашақтан өткенге» дейді. Уақыт бойынша кері қарау тұжырымы қазіргі таңда басқа тұжырымдармен толыққанды эквивалентті деп қабылданады, бірақ оның микроскопиялық физикалық сипаттамаларда пайда болмайтын «себеп» және «салдар» макроскопиялық ұғымдарымен ешқандай байланысы жоқ.

In 1928, Paul Dirac published a paper proposing that electrons can have both a positive and negative charge. This paper introduced the Dirac equation, a unification of quantum mechanics, special relativity, and the then new concept of electron spin to explain the Zeeman effect. The paper did not explicitly predict a new particle but did allow for electrons having either positive or negative energy as solutions. Hermann Weyl then published a paper discussing the mathematical implications of the negative energy solution. The positive energy solution explained experimental results, but Dirac was puzzled by the equally valid negative energy solution that the mathematical model allowed. Quantum mechanics did not allow the negative energy solution to simply be ignored, as classical mechanics often did in such equations; the dual solution implied the possibility of an electron spontaneously jumping between positive and negative energy states. However, no such transition had yet been observed experimentally. that attempted to explain the unavoidable negative energy solution for the relativistic electron. He argued that " an electron with negative energy moves in an external [electromagnetic] field as though it carries a positive charge." He further asserted that all of space could be regarded as a "sea" of negative energy states that were filled, so as to prevent electrons jumping between positive energy states (negative electric charge) and negative energy states (positive charge). The paper also explored the possibility of the proton being an island in this sea, and that it might actually be a negative energy electron. Dirac acknowledged that the proton having a much greater mass than the electron was a problem, but expressed "hope" that a future theory would resolve the issue. Robert Oppenheimer argued strongly against the proton being the negative energy electron solution to Dirac's equation. He asserted that if it were, the hydrogen atom would rapidly self destruct. Weyl in 1931 showed that the negative energy electron must have the same mass as that of the positive energy electron. Persuaded by Oppenheimer's and Weyl's argument, Dirac published a paper in 1931 that predicted the existence of an as yet unobserved particle that he called an "anti electron" that would have the same mass and the opposite charge as an electron and that would mutually annihilate upon contact with an electron. Richard Feynman, and earlier Ernst Stueckelberg, proposed an interpretation of the positron as an electron moving backward in time, reinterpreting the negative energy solutions of the Dirac equation. Electrons moving backward in time would have a positive electric charge. John Archibald Wheeler invoked this concept to explain the identical properties shared by all electrons, suggesting that "they are all the same electron" with a complex, self intersecting worldline. Yoichiro Nambu later applied it to all production and annihilation of particle antiparticle pairs, stating that "the eventual creation and annihilation of pairs that may occur now and then is no creation or annihilation, but only a change of direction of moving particles, from the past to the future, or from the future to the past." The backwards in time point of view is nowadays accepted as completely equivalent to other pictures, but it does not have anything to do with the macroscopic terms "cause" and "effect", which do not appear in a microscopic physical description.

Эксперименттік ілгілер мен жаңалықтар

Бірнеше дереккөздер Дмитрий Скобельцын позитронды 1930 жылдан бұрын, тіпті 1923 жылы алғаш рет байқағанын мәлімдеді. Олар Комптон эффектісін зерттеу үшін Уилсон бұлтты камерасын пайдаланып, Скобельцын электрон сияқты әрекет ететін, бірақ қолданған магнит өрісінде қарама-қарсы бағытта қисық бөлшектерді анықтағанын және ол бұл құбылысты суреттермен Кембридж университетінде өткен конференцияда, 23–27 шілдеде ұсынғанын айтады. 1963 жылы жарық көрген позитронның ашылу тарихы туралы кітабында Норвуд Расселл Хансон осы мәлімдемеге негізделген себептерді егжей-тегжейлі баяндады, және бұл аңыздың шығу тегі болуы мүмкін. Бірақ ол сондай-ақ қосымшада Скобельцынның қарсылығын келтірді. Кейіннен Скобельцын бұл пікірді одан да қатты жоққа шығарып, оны "ешқандай мағынасы жоқ сұқақтарлық" деп атады. Скобельцын позитронның түпкілікті ашылуына екі маңызды үлес арқылы жол ашты: бұлт камерасына магнит өрісін қосу (1925 жылы) және зарядталған бөлшектік ғарыш сәулелерін ашу, ол үшін Карл Дэвид Андерсонның Нобель лекциясында оған есеп берілді. Скобельцын 1931 жылы түсірілген суреттерде позитронның іздерін байқаған, бірақ сол кезде оларды осылай деп танымаған. Сол сияқты, 1929 жылы Калтехте оқыған қытай аспиранты Чун Яо Чао электрондар сияқты, бірақ оң зарядты бөлшектер секілді мінез-құлық танытқан аномальды нәтижелерді байқады, бірақ нәтижелер нақты болмады және осы құбылысты зерттеу тоқталды. Елу жыл өткен соң Андерсон өзінің ашылуына Калтехтегі сыныптасы Чун Яо Чаоның жұмысының ықпал еткенін мойындады, оның зерттеулері Андерсонның көптеген жұмыстарының негізін құрады, бірақ сол кезде ол мойындалмады. Андерсон 1932 жылдың 2 тамызында позитронды ашқан, ол үшін 1936 жылы физика саласындағы Нобель сыйлығын алды. Андерсон "позитрон" терминін өзі ойлап тапқан жоқ, бірақ 1932 жылдың соңында өзінің ашылу туралы мақаласын ұсынған Physical Review журналының редакторының ұсынысымен оны пайдалануға рұқсат берді. Позитрон антиматерияның алғашқы дәлелі болды және ол Андерсон ғарыш сәулелерін бұлтты камерадан және қорғасын пластинасынан өткізген кезде ашылды. Магнит бұл құрылғыны қоршап тұрды, бұл бөлшектердің электр зарядына байланысты әртүрлі бағытта иілуіне себеп болды. Әрбір позитрон қалдырған иондық із фотопластинкада электронның массасы мен зарядының арақатынасына сәйкес келетін қисық сызық түрінде пайда болды, бірақ оның заряды оң екенін көрсететін бағытта. Андерсон кейіннен Чун Яо Чаоның жұмысына негізделген позитрон бұрын ашылуы мүмкін еді, егер оның ізіне барылғанда, деп жазды.

Several sources have claimed that Dmitri Skobeltsyn first observed the positron long before 1930, or even as early as 1923. They state that while using a Wilson cloud chamber in order to study the Compton effect, Skobeltsyn detected particles that acted like electrons but curved in the opposite direction in an applied magnetic field, and that he presented photographs with this phenomenon in a conference in the University of Cambridge, on 23–27 July 1928. In his book on the history of the positron discovery from 1963, Norwood Russell Hanson has given a detailed account of the reasons for this assertion, and this may have been the origin of the myth. But he also presented Skobeltsyn's objection to it in an appendix. Later, Skobeltsyn rejected this claim even more strongly, calling it "nothing but sheer nonsense". Skobeltsyn did pave the way for the eventual discovery of the positron by two important contributions: adding a magnetic field to his cloud chamber (in 1925), and by discovering charged particle cosmic rays, for which he is credited in Carl David Anderson's Nobel lecture. Skobeltzyn did observe likely positron tracks on images taken in 1931, but did not identify them as such at the time. Likewise, in 1929 Chung Yao Chao, a Chinese graduate student at Caltech, noticed some anomalous results that indicated particles behaving like electrons, but with a positive charge, though the results were inconclusive and the phenomenon was not pursued. Fifty years later, Anderson acknowledged that his discovery was inspired by the work of his Caltech classmate Chung Yao Chao, whose research formed the foundation from which much of Anderson's work developed but was not credited at the time. Anderson discovered the positron on 2 August 1932, for which he won the Nobel Prize for Physics in 1936. Anderson did not coin the term positron, but allowed it at the suggestion of the Physical Review journal editor to whom he submitted his discovery paper in late 1932. The positron was the first evidence of antimatter and was discovered when Anderson allowed cosmic rays to pass through a cloud chamber and a lead plate. A magnet surrounded this apparatus, causing particles to bend in different directions based on their electric charge. The ion trail left by each positron appeared on the photographic plate with a curvature matching the mass to charge ratio of an electron, but in a direction that showed its charge was positive. Anderson wrote in retrospect that the positron could have been discovered earlier based on Chung Yao Chao's work, if only it had been followed up on.

Табиғи өндіріс

Позитрондар нейтринолармен бірге табиғи радиоактивті изотоптардың β+ ыдырауында (мысалы, калий-40) және гамма-кванттардың (радиоактивті ядролар шығаратын) материямен өзара әрекеттесуінде пайда болады. Антинейтринолар – табиғи радиоактивтілік (β− ыдырау) нәтижесінде туындайтын антибөлшектердің тағы бір түрі. Антибөлшектердің көптеген түрлері ғарыш сәулелері арқылы да өндіріледі (соның ішінде). 2011 жылы Американдық астрономиялық қоғам жариялаған зерттеуде, позитрондар найзағай бұлттарының үстінен пайда болатыны анықталды; позитрондар бұлттардағы күшті электр өрістерімен үдетілген электрондардың тудырған гамма-сәулелік жарқылында пайда болады. Антипротонның Жерді айналатын Ван Аллен белдеулерінде PAMELA модулі арқылы табылып, оның бар екені дәлелденді. Антибөлшектер, олардың ішіндегі ең көп таралғандары – антинейтринолар мен позитрондар, олардың массасы аз болғандықтан, жеткілікті жоғары температурасы бар кез келген ортада да пайда болады (орташа бөлшектердің энергиясы жұптардың тууының шегінен асып түсуі керек). Бариогенез кезеңінде, ғалам өте ыстық және тығыз болғанда, материя мен антиматерия үздіксіз өндіріліп, жойылды. Қалған материяның болуы және анықталатын антиматерияның жоқтығы, сондай-ақ бариондық асимметрия деп аталады, CP симметриясының бұзылуына байланысты: материя мен антиматерияға қатысты CP симметриясының бұзылуы. Бариогенез кезінде бұл бұзылудың нақты механизмі әлі де құпия болып қалуда. Радиоактивті ыдыраудан позитрон өндіруін жасанды да, табиғи да өндіріс деп қарастыруға болады, себебі радиоизотоптың пайда болуы табиғи немесе жасанды болуы мүмкін. Позитрондарды өндіретін ең танымал табиғи радиоизотоп – калий-40, калийдің бастапқы изотобы ретінде кездесетін ұзақ өмір сүретін изотоп. Калийдің жалпы құрамындағы үлесі шағын болса да (0,0117%), ол адам ағзасындағы ең көп таралған радиоизотоп болып табылады. Адам денесінде секундына 4400 40K ядросы ыдырайды. Табиғи калийдің активтілігі 31 Бк/г құрайды. Осы 40K ыдырауларының 0,001% -ы адам ағзасында тәулігіне шамамен 4000 табиғи позитронның пайда болуына себеп болады. Бұл позитрондар көп ұзамай электронды табады, жойылады және 511 кэВ энергиясы бар фотондардың жұптарын тудырады, бұл процесс ПЭТ-сканерлеу ядролық медицина процедурасы кезінде болатынға ұқсас (бірақ әлдеқайда төмен қарқындылықтағы). Жақындағы байқаулар қара тесіктер мен нейтронды жұлдыздардың астрофизикалық салдануларда үлкен мөлшерде позитрон-электрон плазмасын өндіретінін көрсетті. Позитрон-электрон плазмасының үлкен бұлттары нейтронды жұлдыздармен де байланысты.

Positrons are produced, together with neutrinos naturally in β+ decays of naturally occurring radioactive isotopes (for example, potassium 40) and in interactions of gamma quanta (emitted by radioactive nuclei) with matter. Antineutrinos are another kind of antiparticle produced by natural radioactivity (β− decay). Many different kinds of antiparticles are also produced by (and contained in) cosmic rays. In research published in 2011 by the American Astronomical Society, positrons were discovered originating above thunderstorm clouds; positrons are produced in gamma ray flashes created by electrons accelerated by strong electric fields in the clouds. Antiprotons have also been found to exist in the Van Allen Belts around the Earth by the PAMELA module. Antiparticles, of which the most common are antineutrinos and positrons due to their low mass, are also produced in any environment with a sufficiently high temperature (mean particle energy greater than the pair production threshold). During the period of baryogenesis, when the universe was extremely hot and dense, matter and antimatter were continually produced and annihilated. The presence of remaining matter, and absence of detectable remaining antimatter, also called baryon asymmetry, is attributed to CP violation: a violation of the CP symmetry relating matter to antimatter. The exact mechanism of this violation during baryogenesis remains a mystery. Positron production from radioactive decay can be considered both artificial and natural production, as the generation of the radioisotope can be natural or artificial. Perhaps the best known naturally occurring radioisotope which produces positrons is potassium 40, a long lived isotope of potassium which occurs as a primordial isotope of potassium. Even though it is a small percentage of potassium (0.0117%), it is the single most abundant radioisotope in the human body. In a human body of mass, about 4,400 nuclei of 40K decay per second. The activity of natural potassium is 31 Bq/g. About 0.001% of these 40K decays produce about 4000 natural positrons per day in the human body. These positrons soon find an electron, undergo annihilation, and produce pairs of 511 keV photons, in a process similar (but much lower intensity) to that which happens during a PET scan nuclear medicine procedure. Recent observations indicate black holes and neutron stars produce vast amounts of positron electron plasma in astrophysical jets. Large clouds of positron electron plasma have also been associated with neutron stars.

Космикалық сәулелерді бақылау

Спутниктердегі эксперименттер негізгі ғарыш сәулелерінде позитрондардың (сондай-ақ бірнеше антипротонның) бар екенін көрсетті, олар негізгі ғарыш сәулелеріндегі бөлшектердің 1%-дан азын құрайды. Дегенмен, ғарыш сәулелеріндегі позитрондардың үлесі жақында, әсіресе әлдеқайда жоғары энергия деңгейлерінде, жақсартылған дәлдікпен өлшенді және осы жоғары энергиялы ғарыш сәулелерінде позитрондардың үлесі артық екені байқалды. Бұл үлкен жарылыстан пайда болған көп мөлшердегі антиматерияның немесе ғаламдағы күрделі антиматерияның өнімдері болып көрінбейді (оның дәлелі жоқ, төменде қараңыз). Керісінше, ғарыш сәулелеріндегі антиматерия тек осы екі элементар бөлшектен тұратын сияқты. Жақындағы теориялар мұндай позитрондардың көзі қара материя бөлшектерінің жойылғаннан туындауы, астрофизикалық объектілерде позитрондардың жоғары энергияға дейін үдеуі және ғарыш сәулелері ядроларының жұлдызаралық газбен өзара әрекеттесуінен жоғары энергиялы позитрондардың пайда болуы мүмкін екенін ұсынады. Халықаралық ғарыш станциясында орналасқан, қазіргі уақытта жұмыс істеп тұрған Альфа магниттік спектрометрінің (AMS 02) алдын ала нәтижелері ғарыш сәулелеріндегі позитрондардың бағытталмаған және 0,5 ГеВ-тан 500 ГеВ-қа дейінгі энергия диапазонында келетінін көрсетті. Позитронның үлесі жалпы электрон+позитрон оқиғаларының шамамен 16%-на дейін, 275 ± 32 ГеВ энергиясында максималды мәнге жетеді. 500 ГеВ-қа дейінгі жоғары энергияда позитрондар мен электрондардың арақатынасы қайтадан төмендеуге бастайды. Позитрондардың абсолюттік ағыны 500 ГеВ-тан бұрын төмендеуге бастайды, бірақ 10 ГеВ шамасындағы электрон энергиясынан әлдеқайда жоғары энергияда максималды мәнге жетеді. Осы нәтижелердің интерпретациясы массивті қара материя бөлшектерінің жойылғаннан туындаған позитрон өндірісіне байланысты болуы мүмкін. Позитрондар, антипротон сияқты, ғаламның кез келген гипотетикалық "антиматериялық" аймақтарынан шыққан сияқты емес. Керісінше, ғарыш сәулелерінде антигелий ядролары (яғни, анти-альфа бөлшектері) сияқты күрделі антиматериялық атом ядролары бар екеніне дәлел жоқ. Оларды белсенді түрде іздеу жұмыстары жүргізілуде. AMS 02 прототипі, AMS 01 деп аталатын, 1998 жылдың маусым айында STS 91 миссиясымен ғарышқа ұшты. Антигелийді анықтамағандықтан, AMS 01 антигелий мен гелий ағысының қатынасы үшін 1,1×10−6 жоғарғы шегін белгіледі.

Satellite experiments have found evidence of positrons (as well as a few antiprotons) in primary cosmic rays, amounting to less than 1% of the particles in primary cosmic rays. However, the fraction of positrons in cosmic rays has been measured more recently with improved accuracy, especially at much higher energy levels, and the fraction of positrons has been seen to be greater in these higher energy cosmic rays. These do not appear to be the products of large amounts of antimatter from the Big Bang, or indeed complex antimatter in the universe (evidence for which is lacking, see below). Rather, the antimatter in cosmic rays appear to consist of only these two elementary particles. Recent theories suggest the source of such positrons may come from annihilation of dark matter particles, acceleration of positrons to high energies in astrophysical objects, and production of high energy positrons in the interactions of cosmic ray nuclei with interstellar gas. Preliminary results from the presently operating Alpha Magnetic Spectrometer (AMS 02) on board the International Space Station show that positrons in the cosmic rays arrive with no directionality, and with energies that range from 0.5 GeV to 500 GeV. Positron fraction peaks at a maximum of about 16% of total electron+positron events, around an energy of 275 ± 32 GeV. At higher energies, up to 500 GeV, the ratio of positrons to electrons begins to fall again. The absolute flux of positrons also begins to fall before 500 GeV, but peaks at energies far higher than electron energies, which peak about 10 GeV. These results on interpretation have been suggested to be due to positron production in annihilation events of massive dark matter particles. Positrons, like anti protons, do not appear to originate from any hypothetical "antimatter" regions of the universe. On the contrary, there is no evidence of complex antimatter atomic nuclei, such as antihelium nuclei (i. e., anti alpha particles), in cosmic rays. These are actively being searched for. A prototype of the AMS 02 designated AMS 01, was flown into space aboard the on STS 91 in June 1998. By not detecting any antihelium at all, the AMS 01 established an upper limit of 1.1×10−6 for the antihelium to helium flux ratio.

Жасанды өндіріс

Калифорниядағы Лоуренс Ливермор ұлттық зертханасының физиктері қысқа, өте қарқынды лазерді пайдаланып, бір миллиметрлік алтын нысананы сәулелендіріп, 100 миллиардтан астам позитронды өндірді. Қазіргі уақытта 5 МэВ позитронды-электронды сәулелердің зертханада өндірілуі, әртүрлі элементтердің 5 МэВ позитрондарымен өзара әрекеттесуіне немесе олардың әсеріне қалай ден қоятынын, энергияның бөлшектерге қалай берілетінін және гамма-сәулелік жарылыстардың соққылық әсерін зерттеуге мүмкіндік береді. 2023 жылы CERN және Оксфорд университеті арасындағы ынтымақтастық HiRadMat нысанында эксперимент жүргізді, нәтижесінде 10 триллионнан астам электрон-позитрон жұбын қамтитын, наносекундтық ұзақтықтағы электрон-позитрон сәулелері жасалды. Осылайша, зертханада ұжымдық плазмалық мінез-құлқына қолдау көрсете алатын жеткілікті тығыздықтағы алғашқы "жұп плазмасы" құрылды. Алдағы эксперименттер гамма-сәулелік жарылыстар, жылдам радиожарылыстар және блазар ағындары сияқты көптеген электрон-позитрон жұптарының пайда болатын экстремалды астрофизикалық ортаға қатысты физиканы зерттеу мүмкіндігін ұсынады.

Қолданбалар

Кейбір бөлшектерді жылдамдату эксперименттері позитрондар мен электрондардың релятивистік жылдамдықпен соқтығысуын қамтиды. Жоғары соқтығысу энергиясы және осы материя/антиматерияның өзара жойылуы әртүрлі субатомдық бөлшектердің көптеген түрлерін тудырады. Физиктер осы соқтығысулардың нәтижелерін зерттеп, теориялық болжамдарды тексеруге және жаңа бөлшектерді іздеуге тырысады. ALPHA эксперименті антиводородтың қасиеттерін зерттеу үшін позитрондарды антипротондармен біріктіреді. Позитронды шығаратын радионуклид (маркер) арқылы жанама түрде шығарылатын гамма сәулелері ауруханаларда қолданылатын позитронды эмиссиялық томография (ПЭТ) сканерлерінде анықталады. ПЭТ сканерлері адам ағзасының ішіндегі метаболизм қызметінің егжей-тегжейлі үш өлшемді суреттерін жасайды. Позитрон жою спектроскопиясы (PAS) деп аталатын тәжірибелік құрал материалтануда қатты материалдың тығыздығындағы, ақауларындағы, орын ауыстыруларындағы немесе тіпті бос кеңістіктегі өзгерістерді анықтау үшін қолданылады.