Annihilation
Från Rilpedia
Annihilation uppstår när en partikel möter en antipartikel, och materia transformeras till energi i någon form.
Annihilation (latin - annihilatio: förintelse) inom fysiken avser processer där en subatomär partikel kolliderar med sin antipartikel och förintas. Den totala energin som frigörs då (den massekvivalenta energin plus partiklarnas rörelseenergi) omvandlas direkt till elektromagnetisk strålning (QED) och i vissa fall till nya subatomära partiklar (QCD). Partikeln och sin antipartikel har exakt motsatta kvanttal och deras summa försvinner, så att också den resulterande skurens nya partiklar har i sin helhet kvanttal som är lika med noll.
Innehåll |
Elektron-positron annihilation
Lågenergetiskt fall
Den enklaste och lägstenergetiska annihilationen är elektron-positron annihilation som ger två γ-kvanta som var och en har en energi på 511 keV/c (det kan skrivas symboliskt , e+ + e- → 2γ). Detta gäller exakt endast i det ickerelativistiska gränsfallet (låga rörelseenergier) och kan göras med förhållandevis enkel utrustning i många fysiklaboratorier. Som positronkälla använder man radioaktiva betastrålare, dvs. material med instabila atomkärnor som utsänder dessa positiv-laddade partiklar som man skickar på ett prov där annihilationen sker med en av de många elektronerna. Positronerna har från början en relativ små rörelseenergier och dem blir snabbt ytterligare nerbromsat i materialet till ännu lägre hastigheter ("termiska energier") där det bildas en s.k. "positron-atom", dvs. ett positron-elektron par som cirkulerar varandra. Efter c:a 1 ns sönderfaller de s.k. "para-positronium" genom annihilation och två γ-kvanta sänds ut i motsatta riktningar - "orto-positronium" sönderfaller i tre γ-kvanta. Vinkeln är dock endast exakt 180° om positroniums rörelsemängd är noll. Vid från noll skild rörelsemängd blir vinkeln lite annorlunda och detta kan utnyttjas t.ex. för att mäta materialets elektrondensitet. En annan användning finns i den medicinska tekniken som positronemissionstomografi.
Högenergetiskt fall
Å andra sidan, om dessa partiklar acceleras först till ultra-relativistiska hastigheter i så kallade partikel-collider kan en myriad av olika partiklar uppstå "ur vakuumet" under energibevarelsen lagar. Detta används (LEP, CERN) för att utforska de fundamentala krafterna och dess mikroskopiska teorier kvantelektrodynamiken (eng. quantum electrodynamics, QED) samt kvantkromodynamiken (eng. quantum chromodynamics, QCD) och partikelfysikens s.k. standardmodellen).
Proton-antiproton annihilation
En annan viktig annihilationsprocess som studeras inom högenergifysiken är proton-antiproton annihilation (se Large Hadron Collider, LHC i CERN)
Källor
- Artikeln är, helt eller delvis, en översättning från engelskspråkiga Wikipedia.
- Artikeln är, helt eller delvis, en översättning från tyskspråkiga Wikipedia.
