전자-양전자 소멸
Electron–positron annihilation
| 반물질 |
|---|
 |
전자-양전자 소멸은 전자
e와−
양전자(
e+
, 전자의 반입자)가 충돌할 때 발생한다.낮은 에너지에서 충돌의 결과는 전자와 양전자의 소멸과 에너지 광자의 생성이다.
e−
+ e+
→ γ
+ γ
높은 에너지에서는 B 중간자 또는 W 및 Z 보손과 같은 다른 입자가 생성될 수 있습니다.모든 프로세스는 다음을 포함한 여러 보존법을 충족해야 합니다.
- 전하의 보존.전후의 순요금은 0입니다.
- 선형 운동량과 총 에너지 보존.이것은 단일 광자의 생성을 금지한다.그러나 양자장 이론에서는 이 과정이 허용된다; 전멸의 예를 참조하라.
- 각운동량 보존
- 총(즉, 순) 렙톤 수, 즉 렙톤 수(전자 등)에서 항립톤 수(양전자 등)를 뺀 값. 이것은 (순) 물질 법칙의 보존이라고 할 수 있다.
다른 두 개의 하전 물체와 마찬가지로 전자와 양전자도 일반적으로 탄성 산란에 의해 소멸되지 않고 서로 상호작용할 수 있다.
저에너지 케이스
최종 상태에 대한 가능성은 매우 제한적입니다.가장 가능성이 높은 것은 2개 이상의 감마 광자의 생성이다.에너지와 선형 운동량의 보존은 광자를 하나만 만드는 것을 금지한다. (이 규칙의 예외는 단단히 묶인 원자 전자에 대해 발생할 수 있다.)[1]가장 일반적인 경우, 전자 또는 양전자의 나머지 에너지(0.511 MeV)[2]와 동일한 에너지를 가진 두 개의 감마 광자가 생성된다.편리한 기준 프레임은 소멸 전에 시스템이 순선형 운동량을 가지지 않는 경우이다. 따라서 충돌 후 감마 광자는 반대 방향으로 방출된다.또한 각운동량 상태에 따라서는 전하 [3]패리티를 유지하기 위해 3개가 생성되는 것이 일반적입니다.또한 더 많은 수의 광자를 생성할 수도 있지만, 이러한 더 복잡한 과정이 더 낮은 확률 진폭을 가지기 때문에 감마 광자를 추가할 때마다 확률이 낮아진다.
중성미자는 또한 전자보다 질량이 작기 때문에, 전멸이 하나 이상의 중성미자-반중성미자 쌍을 생성하는 것은 가능하지만 매우 가능성이 낮다.이러한 프로세스의 확률은 광자로의 전멸의 약 10000배입니다.전자와 적어도 하나의 기본적인 상호작용을 공유하고 보존법칙이 금지하지 않는 한 가벼운 다른 입자도 마찬가지일 것이다.그러나 다른 입자는 알려져 있지 않다.
고에너지 케이스
만약 전자나 양전자 혹은 양전자 둘 다 눈에 띄는 운동 에너지를 가지고 있다면, 다른 무거운 입자들도 생성될 수 있다. 왜냐하면 상대적인 속도에는 그 입자들의 나머지 에너지를 제공하기에 충분한 운동 에너지가 있기 때문이다.혹은 광자와 다른 가벼운 입자를 만들 수도 있지만, 그것들은 더 높은 운동 에너지로 나타날 것이다.
약력 반송체인 W, Z보손의 질량에 근접한 에너지에서 약력의 강도는 [3]전자력에 필적한다.그 결과, 중성미자와 같은 입자가 다른 물질과 약하게만 상호작용하는 입자를 만드는 것이 훨씬 쉬워진다.
입자 가속기에서 전자-양전자 소멸에 의해 생성된 입자 쌍 중 가장 무거운 것은
W-W−
쌍(질량 80.385 GeV/c2 × 2)이다+
.가장 무거운 단일 전하 입자는 Z 보손(질량 91.188 GeV/c2)입니다.국제 선형 충돌기를 건설하는 동기는 이러한 방식으로 힉스 보손(질량 125.09 GeV/c2)을 생성하는 것입니다.[citation needed]
실용적인 용도
전자-양전자 소멸 과정은 양전자 방출 단층촬영(PET)과 양전자 소멸 분광법(PAS)의 기초로서 의존하는 물리적 현상이다.이것은 또한 전자 양전자 소멸 방사선의 각도 상관이라고 불리는 기술로 금속의 페르미 표면과 띠 구조를 측정하는 방법으로도 사용된다.그것은 또한 핵이동을 위해 사용된다.양전자 소멸 분광법은 금속과 반도체의 결정학적 결함에 대한 연구에도 사용됩니다. [4]공실형 결함에 대한 유일한 직접 탐침으로 간주됩니다.
역반응
역반응인 전자-양전자 생성은 2광자 물리학의 지배를 받는 쌍생성의 한 형태이다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ L. Sodickson; W. Bowman; J. Stephenson; R. Weinstein (1970). "Single-Quantum Annihilation of Positrons". Physical Review. 124 (6): 1851–1861. Bibcode:1961PhRv..124.1851S. doi:10.1103/PhysRev.124.1851.
- ^ W.B. Atwood, P.F. Michelson, S.Ritz (2008). "Una Ventana Abierta a los Confines del Universo". Investigación y Ciencia (in Spanish). 377: 24–31.
{{cite journal}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크) - ^ a b D.J. Griffiths (1987). Introduction to Elementary Particles. Wiley. ISBN 0-471-60386-4.
- ^ F. Tuomisto and I. Makkonen (2013). "Defect identification in semiconductors with positron annihilation: Experiment and theory". Reviews of Modern Physics. 85 (4): 1583–1631. Bibcode:2013RvMP...85.1583T. doi:10.1103/RevModPhys.85.1583. hdl:10138/306582.
