เซ็กซี่บาคาร่า นักฟิสิกส์ยังต่อต้านโพซิตรอน จนกระทั่งยากที่จะละเลยการตรวจจับของโพซิตรอนในปี 1932 คาดการณ์ล่วงหน้าโดยผลงานของ Paul Dirac นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีชาวอังกฤษ แต่ต้องใช้เวลาดิ้นรนก่อนที่นักฟิสิกส์จะเข้าใจความหมายของงานของเขา ในปี 1928 Dirac ได้กำหนดสมการที่รวมกลศาสตร์ควอนตัมเข้ากับทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษปี 1905 ของ Albert Einstein ซึ่งอธิบายฟิสิกส์ที่ใกล้เคียงกับความเร็วแสง ตอนนี้รู้จักกันในชื่อสมการ Dirac นิพจน์อธิบายพฤติกรรมของอิเล็กตรอนในลักษณะที่ทำให้ทั้งสองทฤษฎีพอใจ
แต่สมการชี้ให้เห็นถึงบางสิ่งที่แปลก
นั่นคือ การมีอยู่ของอนุภาคอีกประเภทหนึ่ง อนุภาคหนึ่งที่มีประจุไฟฟ้าตรงกันข้าม ในตอนแรก Dirac และนักฟิสิกส์คนอื่นๆ ยึดติดกับแนวคิดที่ว่าอนุภาคที่มีประจุนี้อาจเป็นโปรตอน แต่อนุภาคอื่นนี้ควรมีมวลเท่ากันกับอิเล็กตรอน และโปรตอนก็หนักเกือบ 2,000 เท่าของอิเล็กตรอน ในปี 1931 Dirac ได้เสนออนุภาคใหม่ซึ่งมีมวลเท่ากันกับอิเล็กตรอน แต่มีประจุตรงข้ามกัน
ในขณะเดียวกัน Carl Anderson นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันจาก Caltech ซึ่งไม่ขึ้นกับงานของ Dirac กำลังใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าห้องเมฆเพื่อศึกษารังสีคอสมิก ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีพลังซึ่งมีต้นกำเนิดในอวกาศ รังสีคอสมิกซึ่งค้นพบในปี 2455 ทำให้นักวิทยาศาสตร์หลงใหล ซึ่งไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ว่าอนุภาคคืออะไรหรือเกิดขึ้นได้อย่างไร
ภายในห้องของแอนเดอร์สัน ละอองของเหลวควบแน่นไปตามเส้นทางของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า ซึ่งเป็นผลมาจากอนุภาคไอออไนซ์โมเลกุลของก๊าซขณะที่พวกมันบีบอัดเข้าด้วยกัน ในปีพ.ศ. 2475 การทดลองเผยให้เห็นอนุภาคที่มีประจุบวกซึ่งมีมวลเท่ากับอิเล็กตรอน ในไม่ช้า ความเชื่อมโยงกับทฤษฎีของ Dirac ก็ชัดเจน
Science News Letterซึ่งเป็นบรรพบุรุษของScience Newsได้มีส่วนร่วมในการตั้งชื่ออนุภาคใหม่ บรรณาธิการวัตสันเดวิสเสนอ “โพซิตรอน” ในโทรเลขถึงแอนเดอร์สันซึ่งพิจารณาชื่อเล่นอย่างอิสระ ตาม บทความ ใน จดหมายข่าววิทยาศาสตร์ปี 2476 ( SN: 2/25/33, หน้า 115 ) ในการสัมภาษณ์ในปี 1966 แอนเดอร์สันเล่าถึงความคิดของเดวิสระหว่างเล่นเกมบริดจ์ และในที่สุดก็ทำตามนั้น ต่อมาเขาเสียใจกับการเลือก โดยกล่าวในการให้สัมภาษณ์ว่า “ฉันคิดว่านั่นเป็นชื่อที่น่าสงสารมาก”
การค้นพบโพซิตรอน ซึ่งเป็นคู่ปฏิสสารของอิเล็กตรอน ทำให้เกิดการวิจัยปฏิสสาร การมีอยู่ของปฏิสสารยังคงดูน่าสับสนในปัจจุบัน ทุกวัตถุที่เรามองเห็นและสัมผัสได้ถูกสร้างขึ้นจากสสาร ทำให้ปฏิสสารดูเหมือนไม่เกี่ยวข้องกันโดยสิ้นเชิง ปฏิสสารขาดความเกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวัน — และคำที่ใช้อย่างเสรีในStar Trek — หมายความว่าผู้ที่ไม่ใช่นักวิทยาศาสตร์หลายคนยังคงมองว่ามันเป็นนิยายวิทยาศาสตร์ แต่แม้แต่กล้วยที่นั่งอยู่บนเคาน์เตอร์ก็ปล่อยปฏิสสารออกมา และคายโพซิตรอนออกมาเป็นระยะในการสลายตัวของโพแทสเซียมภายในที่มีกัมมันตภาพรังสี
นักฟิสิกส์จะค้นพบปฏิปักษ์อื่นๆ อีกมาก ซึ่งทั้งหมดเหมือนกันกับคู่ของสสาร ยกเว้นประจุไฟฟ้าที่ตรงข้ามกัน ซึ่งรวมถึงแอนติโปรตอนในปี 1955 วัตถุดังกล่าวยังคงช่วยให้นักฟิสิกส์ตื่นขึ้นในตอนกลางคืน บิ๊กแบงน่าจะผลิตสสารและปฏิสสารในปริมาณที่เท่ากัน ดังนั้นนักวิจัยในปัจจุบันจึงกำลังศึกษาว่าปฏิสสารกลายเป็นของหายากได้อย่างไร
ในช่วงทศวรรษที่ 1930 ปฏิสสารเป็นก้าวกระโดดที่ Dirac ลังเลที่จะเสนอโพซิตรอนนั้นเป็นที่เข้าใจได้ โพซิตรอนไม่เพียงแต่จะทำลายกระบวนทัศน์สองอนุภาคเท่านั้น แต่ยังแนะนำว่าอิเล็กตรอนมีภาพสะท้อนในกระจกที่ไม่มีบทบาทที่ชัดเจนในการสร้างอะตอม หลายทศวรรษต่อมาเมื่อถูกถามว่าทำไมเขาถึงไม่ทำนายโพซิตรอนหลังจากที่เขาสร้างสมการเป็นครั้งแรก Dirac ตอบว่า “ขี้ขลาดอย่างแท้จริง”
แต่ในช่วงกลางทศวรรษ 1930 กระบวนทัศน์สองอนุภาคก็หมดไป ความเข้าใจของนักฟิสิกส์ก้าวหน้า และวิสัยทัศน์ที่เฉียบขาดของสสารก็ต้องถูกละทิ้ง
ปลดปล่อยพลังของอะตอม
การสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีบ่งบอกว่าอะตอมกักเก็บพลังงานไว้ภายใน สุกงอมสำหรับการดูดซับ แม้ว่าจะมีการค้นพบกัมมันตภาพรังสีในปี พ.ศ. 2439 แต่พลังงานนั้นยังคงเป็นทรัพยากรที่ไม่ได้ใช้ การค้นพบนิวตรอนในช่วงทศวรรษที่ 1930 จะเป็นกุญแจสำคัญในการปลดล็อกพลังงานนั้นให้ดีขึ้นและแย่ลง
การค้นพบนิวตรอนทำให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจนิวเคลียสมากขึ้น ทำให้พวกเขามีความสามารถใหม่ในการแยกอะตอมออกเป็นสองส่วนหรือแปลงเป็นองค์ประกอบอื่นๆ การพัฒนาความรู้ด้านนิวเคลียร์นั้นนำไปสู่เทคโนโลยีที่มีประโยชน์ เช่น พลังงานนิวเคลียร์ แต่ยังทำลายล้างอาวุธนิวเคลียร์ด้วย
เพียงหนึ่งปีหลังจากพบนิวตรอน นักฟิสิกส์ชาวฮังการี Leo Szilard จินตนาการถึงการใช้นิวตรอนเพื่อแยกอะตอมและสร้างระเบิด “[ฉัน] จู่ๆ ก็เกิดขึ้นกับฉันว่าถ้าเราสามารถพบธาตุที่ถูกแบ่งโดยนิวตรอนและปล่อยนิวตรอนออกมาสองนิวตรอนเมื่อดูดซับนิวตรอนหนึ่งตัว ธาตุดังกล่าว ถ้าประกอบกันด้วยมวลมากเพียงพอ จะสามารถคงไว้ซึ่งปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ ปลดปล่อยพลังงานในระดับอุตสาหกรรม และสร้างระเบิดปรมาณู” เขาเล่าในภายหลัง มันเป็นความคิดที่เพิ่งเริ่มต้น แต่มีความเข้าใจ
เนื่องจากนิวตรอนไม่มีประจุไฟฟ้า จึงสามารถเจาะเข้าไปในหัวใจของอะตอมได้ ในปี 1934 นักฟิสิกส์ชาวอิตาลี Enrico Fermi และเพื่อนร่วมงานได้เริ่มทิ้งระเบิดธาตุต่างๆ หลายสิบชนิดด้วยนิวตรอน ทำให้เกิดไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีชนิดใหม่มากมาย ไอโซโทปแต่ละธาตุของธาตุใดธาตุหนึ่งมีจำนวนนิวตรอนต่างกันในนิวเคลียส ส่งผลให้ไอโซโทปบางชนิดอาจมีกัมมันตภาพรังสีในขณะที่ไอโซโทปบางชนิดมีความเสถียร Fermi ได้รับแรงบันดาลใจจากการค้นพบครั้งใหม่ที่น่าทึ่งอีกครั้ง ในปี ค.ศ. 1934 นักเคมีชาวฝรั่งเศส Frédéric และ Irène Joliot-Curie รายงานว่าไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีที่ประดิษฐ์ขึ้นเป็นครั้งแรกซึ่งผลิตโดยการทิ้งระเบิดด้วยนิวเคลียสของฮีเลียม เรียกว่าอนุภาคแอลฟา ตอนนี้ Fermi กำลังทำสิ่งที่คล้ายคลึงกัน แต่มีการตรวจสอบที่เจาะลึกกว่า เซ็กซี่บาคาร่า
