Zničení

Feynmanův diagram anihilace elektronu e ^- s pozitronem e ⁺ . Poloha je v tomto diagramu vykreslena zleva doprava, čas zdola nahoru. Elektron a pozitron se navzájem zničí. Po zničení zůstávají dva fotony .${\ displaystyle \ gamma}$

Ve fyzice částic je míněna Annihilace ( latinsky annihilatio „anulace“) proces zničení (také: Paarzerstrahlung krátce také zničení ), ve kterém se elementární částice a její antičástice transformují společně na jiné částice: Dochází k úplné implementaci jejich hmot v energii elektromagnetického záření .

Opačným procesem ke zničení je tvorba páru, tvorba páru částic a antičástic z jiné energie, než je anihilace páru, např. B. přeměna fotonu v poli těžkého jádra na elektron a pozitron .

Výzkum fyziky vysokých energií

V experimentech na urychlovacích systémech se elektrony mohou srazit s pozitrony se stejnou a velmi vysokou kinetickou energií, ale pro účely výzkumu v opačných směrech letu. Totéž je možné s protony a antiprotony . Vzhledem k příznivé kinematice těchto experimentů s kolidujícím paprskem je kromě ostatních energií k dispozici pro transformace téměř celá kinetická energie těchto dvou částic.

Anihilace pozitronových elektronů ve hmotě

Pozitrony s nižší energií se vyskytují jako beta záření a jako produkt rozkladu pozitivních mionů sekundárních kosmických paprsků . Takový pozitron je zpočátku zpomalen nárazy, když vstupuje do hmoty, a pak může tvořit pozitronový „atom“ s jedním z přítomných elektronů . Pokud je spin pozitronu opačný než spin elektronu (parapositronium), pak se pozitronium rozpadne na dva fotony s poločasem rozpadu řádově 0,1 ns. Anihilace je však také možná přímo bez vzniku vázaného stavu pozitronia.

Pokud je hybnost a kinetická energie pozitronia zanedbatelně malá, pak je úhel mezi směry vyzařování obou fotonů přesně 180 ° a energie každého fotonu je 511 keV , zbývající energie elektronu nebo pozitronu. Pokud však má systém před zničením impuls , je tento přenesen na fotony tak, aby nebyly emitovány pod úhlem 180 °. Rozdíl mezi skutečným úhlem a 180 ° je úhel s ${\ displaystyle \ theta}$

${\ displaystyle \ tan {\ theta} = {\ frac {p_ {T}} {m_ {e} c}}}$,

kde příčná složka hybnosti pozitronia před anihilací versus směr emise je hmotnost elektronu a rychlost světla. Protože v tomto případě má pozitronium také kinetickou energii, dochází k Dopplerovu jevu , takže dvě energie fotonů jsou ve srovnání s 511 keV mírně posunuty. V praxi je tato linie 511 keV vždy jasně rozšířena ve srovnání s jinými spektrálními čarami, když je pozorována v gama spektrometru . ${\ displaystyle p_ {T}}$${\ displaystyle m_ {e}}$${\ displaystyle c}$

Orthopositronium nerozpadá na dva, ale tři (nebo zřídka více) fotonů. Ty nemají diskrétní energie, ale souvislé energetické spektrum.

Aplikace anihilačního záření pozitronových elektronů

Ve fyzice pevných látek se ke stanovení životnosti pozitronů v pevných látkách používá anihilační záření 511 keV. Životnost závisí na místní elektronové hustotě, a je proto charakteristická pro určité defekty krystalu. Používá se tedy k identifikaci mezer . Měření výše uvedeného dopplerovského rozšíření také umožňuje identifikaci defektů krystalu a analýzu jejich chemického prostředí nebo složení.

Lékařské anihilační záření (bude anihilační záření ) při zobrazovací metodě použita pozitronová emisní tomografie .

literatura

• Jörn Bleck-Neuhaus: Elementární částice . 2. vydání. Springer, 2013, ISBN 978-3-642-32578-6 . 
• RN West: Pozitronové studie kondenzované hmoty. Taylor & Francis Ltd., London 1974, 0 85 066 070 X.

webové odkazy

Wikislovník: Zničení  - vysvětlení významů, původ slov, synonyma, překlady