ელექტრონ-პოზიტრონის ანიჰილაცია

ელექტრონ-პოზიტრონის ანიჰილაცია — ელექტრონისა () და მისი შესაბამისი ანტინაწილაკის — პოზიტრონის () შეჯახების შედეგად, დაბალ ენერგიებზე გამა კვანტებად (), ხოლო მაღალი ენერგიების დროს — სხვა ნაწილაკებად, B-მეზონებად ან W- და Z-ბოზონებად გარდაქმნის პროცესი. ყველა პროცესი უნდა აკმაყოფილებდეს შენახვის კანონების შემდეგ პირობებს:

მუხტის შენახვის კანონი;
წრფივი იმპულსის და სრული ენერგიის შენარჩუნება;
იმპულსის მომენტის შენარჩუნება;
სრული (ანუ წმინდა) ლეპტონური რიცხვის შენარჩუნება, რომელიც არის ლეპტონების (მაგალითად, ელექტრონის) რაოდენობას მინუს ანტილეპტონების (მაგალითად, პოზიტრონის) რაოდენობა; ეს შეიძლება აღიწეროს, როგორც (წმინდა) მატერიის შენახვის კანონი. 

როგორც ნებისმიერი ორი დამუხტული ობიექტის შემთხვევაში, ელექტრონებსა და პოზიტრონებსაც შეუძლიათ ერთმანეთთან ურთიერთქმედება განადგურების გარეშე, ზოგადად, დრეკადი გაფანტვის გზით.

დაბალი ენერგიის შემთხვევა
საბოლოო მდგომარეობის შესაძლებლობები ძალიან შეზღუდულია. ყველაზე სავარაუდოა ორი ან მეტი გამა კვანტის შექმნა. ენერგიის შენახვისა და წრფივი იმპულსის კანონი კრძალავს მხოლოდ ერთი კვანტის შექმნას (გამონაკლისი შეიძლება იყოს მჭიდროდ შეკრული ატომური ელექტრონებისთვის). ყველაზე გავრცელებულ შემთხვევაში, იქმნება ორი გამა კვანტი, რომელთაგან თითოეულის ენერგია ტოლია ელექტრონის ან პოზიტრონის მოსვენების ენერგიისა (0.511 მეგევ). მოსახერხებელი საცნობარო სისტემაა ის, რომელშიც სისტემას არ აქვს წმინდა წრფივი იმპულსი ანიჰილაციამდე; ამრიგად, შეჯახების შემდეგ, გამა კვანტები საპირისპირო მიმართულებით გამოიყოფა. ასევე ხშირია სამის შექმნა, რადგან ზოგიერთ კუთხურ იმპულსში ეს აუცილებელია მუხტის პარიტეტის შესანარჩუნებლად. ასევე შესაძლებელია ფოტონების უფრო დიდი რაოდენობის შექმნა, მაგრამ ალბათობა მცირდება თითოეული დამატებითი გამა კვანტის შემთხვევაში, რადგან ამ უფრო რთულ პროცესებს უფრო დაბალი ალბათობის ამპლიტუდები აქვთ.

ვინაიდან ნეიტრინოებს ელექტრონებთან შედარებით უფრო მცირე მასა აქვთ, ასევე შესაძლებელია (თუმცა ძალიან ნაკლებად სავარაუდოა), რომ ანიჰილაციამ წარმოქმნას ერთი ან მეტი ნეიტრინო-ანტინეტრინოს წყვილი. ასეთი პროცესის ალბათობა დაახლოებით 10000-ჯერ ნაკლებია, ვიდრე კვანტებად ანიჰილაცია. იგივე შეიძლება ითქვას ნებისმიერ სხვა ნაწილაკზე, რომლებიც ისეთივე მსუბუქია, თუ ისინი ელექტრონებთან სულ მცირე ერთ ფუნდამენტურ ურთიერთქმედებას იზიარებენ და ამას არცერთი შენახვის კანონი არ კრძალავს. თუმცა, სხვა ასეთი ნაწილაკები არ არის ცნობილი.

მაღალი ენერგიის შემთხვევა
თუ ელექტრონს ან პოზიტრონს, ან ორივეს, აქვს შესამჩნევი კინეტიკური ენერგიები, შეიძლება წარმოიქმნას სხვა უფრო მძიმე ნაწილაკებიც (მაგალითად, D-მეზონები ან B-მეზონები), რადგან ფარდობით სიჩქარეებში საკმარისი კინეტიკური ენერგიაა ამ ნაწილაკების მოსვენების ენერგიების უზრუნველსაყოფად. ალტერნატიულად, შესაძლებელია ფოტონების და სხვა მსუბუქი ნაწილაკების წარმოქმნა, მაგრამ ისინი უფრო მაღალი კინეტიკური ენერგიებით წარმოიშობიან.

სუსტი ძალის მატარებლების, W- და Z-ბოზონების მასასთან ახლოს და მის მიღმა ენერგიებზე, სუსტი ძალის სიძლიერე შედარებადი ხდება ელექტრომაგნიტურ ძალასთან. შედეგად, გაცილებით ადვილი ხდება ისეთი ნაწილაკების წარმოქმნა, როგორიცაა ნეიტრინოები, რომლებიც სხვა მატერიასთან მხოლოდ სუსტად ურთიერთქმედებენ.

ნაწილაკების ამაჩქარებლებში ელექტრონ-პოზიტრონული ანიჰილაციით დღემდე წარმოქმნილი ყველაზე მძიმე ნაწილაკების წყვილებია 
წყვილები (მასა 80.385 გევ/c² × 2). ყველაზე მძიმე ერთმუხტიანი ნაწილაკია Z-ბოზონი (მასა 91.188 გევ/c²). საერთაშორისო ხაზოვანი კოლაიდერის აგების მამოძრავებელი მოტივაციაა ჰიგსის ბოზონების (მასა 125.09 GeV/c2) ამ გზით წარმოქმნა.

პრაქტიკული გამოყენება
ელექტრონ-პოზიტრონული ანიჰილაციის პროცესი ფიზიკური ფენომენია, რომელიც პოზიტრონულ-ემისიური ტომოგრაფიის (PET) და პოზიტრონული ანიჰილაციის სპექტროსკოპიის (PAS) საფუძვლად გამოიყენება. ის ასევე გამოიყენება ლითონებში ფერმის ზედაპირისა და ზოლის სტრუქტურის გაზომვის მეთოდად, ტექნიკით, რომელსაც ეწოდება ელექტრონ-პოზიტრონული ანიჰილაციის გამოსხივების კუთხური კორელაცია. ის ასევე გამოიყენება ბირთვული გადასვლისთვის. პოზიტრონული ანიჰილაციის სპექტროსკოპია ასევე გამოიყენება ლითონებსა და ნახევარგამტარებში კრისტალოგრაფიული დეფექტების შესასწავლად; იგი ითვლება ვაკანსიის ტიპის დეფექტების ერთადერთ პირდაპირ ზონდად.

უკუ რეაქცია
უკუ რეაქცია, ელექტრონ-პოზიტრონის შექმნა, არის წყვილის წარმოქმნის ფორმა, რომელიც რეგულირდება ორფოტონიანი ფიზიკით.

სქოლიო

კატეგორია:ანიჰილაცია
კატეგორია:ელექტრონი
კატეგორია:პოზიტრონი