ΑΝΤΙΠΡΩΤΟΝΙΟ

Το αντιηλεκτρόνιο που πρότεινε θεωρητικά ο P. Dirac το 1928 ανακαλύφθηκε τυχαία το 1932 ανάμεσα στα παράγωγα των αντιδράσεων των κοσμικών ακτίνων με ατομικούς πυρήνες. Στα χρόνια που ακολούθησαν δεν βρέθηκε το αντιπρωτόνιο (αρνητικά φορτισμένο πρωτόνιο) σε παρόμοια διαδικασία. Έτσι οι φυσικοί σκέφτηκαν να επιδιώξουν την παραγωγή του, βομβαρδίζοντας πυρήνες με πρωτόνια μεγάλης ενέργειας, μέσω της παραγωγής ενός ζεύγους πρωτονίου (p⁺ ) και αντιπρωτονίου (p^– ) :

p⁺  +  νουκλεόνιο →  ( p⁺ + p^– ) + p⁺  +  νουκλεόνιο

Η αντίδραση αυτή για να γίνει απαιτεί κατώτατη κινητική ενέργεια για το πρωτόνιο-βλήμα ίση με 5,7 GeV.

Ο επιταχυντής Bevatron στο Berkeley σχεδιάστηκε, για να πραγματοποιηθεί η παραπάνω αντίδραση. Η ανακάλυψη του αντιπρωτονίου έγινε το 1955 από τους φυσικούς O.Chamberlain, E. Segré, C. Wiegand και T. Υψηλάντη. Η αναγνώρισή του έγινε με την επιλογή των αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων που είχαν την αναμενόμενη ορμή. 

Το αντιπρωτόνιο στην χαρακτηριστική πρώτη φωτογράφισή του εισέρχεται από την επάνω πλευρά (τροχιά L) και, αφού διανύσει 430 µm, εξαϋλώνεται, όταν συναντά ένα πρωτόνιο. Η ενέργεια που ελευθερώνεται υλοποιεί εννέα φορτισμένα σωματίδια, που οι τροχιές τους σχηματίζουν ένα χαρακτηριστικό “αστέρι”. Οι τροχιές a και b είναι πιόνια και οι άλλες είναι μάλλον πρωτόνια.

Η ανακάλυψη του αντιπρωτονίου παγίωσε την αντίληψη ότι για κάθε σωματίδιο υπάρχει ένα αντισωματίδιο με την ίδια μάζα, αλλά με αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο ή άλλες κβαντικές ιδιότητες. 

Σε πολλές περιπτώσεις το φορτίο είναι αρκετό για την ανακάλυψη ενός αντισωματιδίου. Υπάρχουν, όμως, ουδέτερα σωματίδια, τα οποία συμπίπτουν με το αντισωματίδιο τους, όπως, για παράδειγμα, το φωτόνιο ή το πιόνιο π⁰  .

Τα στοιχειώδη φορτισμένα σωματίδια παράγονται και εξαφανίζονται μόνο σε ζεύγη σωματίδιο-αντισωματίδιο. 

Την δεκαετία του 1980 η εξαΰλωση πρωτονίων-αντιπρωτονίων στον επιταχυντή SPS του CERN οδήγησε στην ανακάλυψη των μποζονίων W, Z και βοήθησε στην καθιέρωση της θεωρίας των ηλεκτρασθενών δυνάμεων, δηλαδή της ενοποίησης των ασθενών και ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων που αποτελεί βασικό στοιχείο της θεωρίας των στοιχειωδών σωματιδίων (Standard Model)