Anihilarea electron-pozitroni
Procesul de anihilare electron-pozitron este o reacție care apare atunci când un electron întâlnește un pozitron (antiparticula electronului, adică o particulă de antimaterie ): procesul de coliziune ulterior declanșează producerea a 2 fotoni de anihilare și, mai rar, a 3 fotoni sau alte particule.
Acest proces trebuie să respecte unele legi de conservare , inclusiv:
- Conservarea sarcinii electrice : sarcina totală finală și inițială este egală cu zero.
- Conservarea impulsului și a energiei totale: aceasta interzice crearea unui singur foton de anihilare.
- Conservarea impulsului unghiular .
Trebuie remarcat faptul că electronul și pozitronul pot interacționa între ele fără anihilare, în general printr-un proces de împrăștiere elastică.
Reacția inversă, crearea unui electron și a unui pozitron, este un exemplu de producție a cuplului .
Anihilare cu energie redusă
La energii scăzute, rezultatele anihilării nu au o mare varietate de cazuri; cel mai frecvent implică crearea a doi sau mai mulți fotoni de anihilare; conservarea energiei și a impulsului interzice crearea unui singur foton. În cel mai frecvent caz, se creează doi fotoni având fiecare o energie egală cu energia de repaus a electronului sau pozitronului (511 keV ). Deoarece sistemul are inițial un impuls total zero, razele gamma sunt emise în direcții opuse. Crearea a trei fotoni este de asemenea comună, cu condiția să păstreze simetria C [1] .
Este posibilă crearea oricărui număr de fotoni, dar probabilitatea ca fiecare foton suplimentar să fie generat prin anihilare este foarte scăzută din cauza complexității mai mari (și, prin urmare, a probabilității mai mici de a se produce) a proceselor implicate.
Chiar una sau mai multe perechi de neutrino - antineutrino pot fi produse prin anihilare, deși cu probabilități foarte îndepărtate. Cu siguranță, teoretic ar putea fi produsă orice pereche de particule-antiparticule, atâta timp cât împărtășește cel puțin o interacțiune fundamentală cu electronul și acest lucru nu este interzis de unele legi de conservare. Oricum ar fi, nu s-a observat până acum nicio altă particulă produsă prin anihilarea electron-pozitronului.
Anihilare de mare energie
Dacă electronul și / sau pozitronul au energie cinetică ridicată, pot fi produse mai multe particule masive (de exemplu mezoni ), atâta timp cât energia celor două particule este suficientă pentru a se transforma în energia de repaus corespunzătoare a particulelor produse. Producția de fotoni este în mod evident încă posibilă, chiar dacă acestea vor ieși din anihilare având energii foarte mari.
La energiile apropiate sau peste masa particulelor care poartă interacțiunea slabă , bosonii W și Z, intensitatea acestei interacțiuni devine comparabilă cu forța electromagnetică [1] . Aceasta înseamnă că producția de particule slab interacționante, cum ar fi neutrino, devine mai frecventă.
Cele mai masive particule produse de anihilarea electron-pozitronii în acceleratorii de particule sunt perechea de bosoni W + și bosoni W , singura particulă cea mai masivă fiind bosonul Z.
Unul dintre obiectivele International Linear Collider este producerea bosonului Higgs pornind de la anihilarea electron-pozitroni.
Utilizări practice
Acest proces este legat în special de utilizarea PET în domeniul medical.
Notă
- ^ a b David Griffiths, Introducere în particulele elementare , John Wiley & Sons, 2008, ISBN 3527406018 .
Elemente conexe
- Lista particulelor
- Anihilare
- Răspândind Bhabha
- Spectrul electromagnetic - pentru caracteristicile razelor gamma.
linkuri externe
- ( EN ) anihilarea electron-pozitroni , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
| Controlul autorității | LCCN ( EN ) sh85105390 |
|---|
