1.3 ปฏิยานุภาค
จากแนวคิดของเดอ เบรย ได้นำไปสู่การพัฒนาทฤษฎีกลศาสตร์ควอนตัมซึ่งเป็นทฤษฎีที่ใช้อธิบายธรรมชาติของอิเล็กตรอนในอะตอม จนกระทั่งเสร็จสมบูรณ์ในเวลาเพียงไม่กี่ปี (ค.ศ. 1924 – 1927) แต่ทั้งนี้ เมื่อนักฟิสิกส์พยายามใช้ทฤษฎีกลศาสตร์ควอนตัมมาอธิบายปรากฏการณ์ที่วัตถุหรืออนุภาคขนาดเล็กเคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้ความเร็วของแสง ได้พบว่า ยังมีข้อขัดแย้งที่ไม่อาจจะอธิบายได้ด้วยทฤษฎีที่มีอยู่ และการแก้ไขข้อขัดแย้งดังกล่าว ได้นำไปสู่การค้นพบอนุภาคชนิดใหม่อีกครั้ง
ในปี ค.ศ. 1928 ดิแรก (Paul Dirac) นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ พยายามนำแนวคิดทางทฤษฎีกลศาลตร์ควอนตัมมาใช้ร่วมกับทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์เพื่ออธิบายการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีความเร็วเข้าใกล้ความเร็วแสง เขาพบว่า อิเล็กตรอนอิสระสามารถมีพลังงานได้ทั้งค่าบวกและค่าลบ และดิแรกได้เสนอว่า พลังงานค่าลบอาจเป็นพลังงานของอนุภาคที่มีสมบัติเหมือนกับอิเล็กตรอน แต่มีประจุตรงข้าม และต่อมา อนุภาคที่ดิแรกเสนอไว้ได้รับการค้นพบโดยแอนเดอร์สัน (Carl Anderson) นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน ในปี ค.ศ. 1932 ด้วยอุปกรณ์ที่เรียกว่า เครื่องตรวจวัดอนุภาคแบบห้องหมอก หรือ เรียกสั้น ๆ ว่า ห้องหมอก (cloud chamber)
รูป 1.6 ดิแรก (ซ้าย) และ แอนเดอร์สัน (ขวา)
อนุภาคที่ดิแรกได้นำเสนอไว้ดังกล่าวเป็น ปฏิยานุภาค (antiparticle) ของอิเล็กตรอน ต่อมาได้รับการเรียกชื่อว่า โพซิตรอน (positron) แทนด้วยสัญลักษณ์ e+
การค้นพบปฏิยานุภาคได้ทำให้เกิดการวางรากฐานทฤษฎีสนามควอนตัม (quantum field theory) ในเวลาต่อมา และ จากนั้น การพัฒนาทฤษฎีฟิสิกส์แผนใหม่และฟิสิกส์อนุภาคได้ก้าวหน้าขึ้นเรื่อย ๆ พร้อมทั้งการค้นพบของอนุภาคใหม่ ๆ ที่น่าสนใจอีกมากมาย
รูป 1.8 ภาพถ่ายรอยทางของโพซิตรอนในห้องหมอก
ที่แอนเดอร์สันใช้ในการทดลอง
รูป 1.9 แผนภาพแสดงการวิเคราะห์รอยทางของโพซิตรอน จากภาพถ่ายในห้องหมอกในรูป 1.8