Anihilace

Anihilace: z atomového jádra je emitován pozitron neboli antielektron (e+) společně s neutrinem (v). Pozitron se náhodně pohybuje po okolí. Po několika kontaktech s různými elektrony (e-) ztratí tolik energie, že nakonec reaguje s jedním elektronem. Výsledkem procesu anihilace je emitování dvou fotonů, přičemž každý má typicky energii 511 keV. V důsledku zbytkové energie pozitronu fotony zpravidla nejsou emitovány přesně v úhlu 180 stupňů, jak je na obrázku. Anihilace je proces v částicové fyzice, při kterém dochází k zániku částice a její antičástice při jejich vzájemném setkání. Opakem anihilace je kreace.

Popis jevu

Při setkání částice s její antičásticí dochází k zániku obou částic a veškerá jejich klidová energie i kinetická energie se přemění na energii odnášenou nosiči polí (fotony, W a Z bosony …). Tato přeměna je úplná a původní částice při ní zcela zanikají. +more Protože částice odnášející energii mohou mít nulovou klidovou hmotnost, hovoří se nepřesně o anihilaci jako o úplné přeměně hmoty v energii. Nosiče polí odnášející uvolněnou energii se mohou dále rozpadat na jiné částice.

Při procesu anihilace se zachovává hmotnost (celková, nikoli klidová), energie, hybnost, elektrický náboj a další veličiny.

To, jaké částice při anihilaci vzniknou, závisí na energii anihilujících částic (energií je zde myšlena i energie uvolněná z klidové hmotnosti částic podle Einsteinova vztahu E = mc2). Při nízkých energiích mohou vzniknout pouze dva fotony, které se od místa interakce rozletí opačnými směry (oba se stejnou energií). +more Mohou vznikat také tři fotony, jejich energie však musí zaručovat zachování hybnosti soustavy.

Při vyšších energiích mohou vznikat např. páry lepton-antilepton nebo kvark-antikvark (kvarky neexistují jako volné částice, ale projevují se jako hadrony).

Vyšší energie anihilujících částic zvyšuje pravděpodobnost vzniku exotičtějších částic.

Příklad

Nejznámějším příkladem je anihilace elektronu a pozitronu, při které nejčastěji vzniká dvojice fotonů záření gama o energii 0,5 MeV: :e^- + e^+ \rightarrow 2 \gamma

Pouze jeden foton nemůže vzniknout kvůli zákonu zachování energie a zákonu zachování hybnosti. Z tohoto důvodu se při dvoufotonové anihilaci vzniklé fotony šíří z místa svého vzniku vzájemně opačnými směry.

Oba fotony mohou být zachyceny tzv. koincidenčními detektory a tím je dáno, že místo anihilace leží na přímce mezi nimi. +more Při zachycení více anihilací větším počtem detektorů je pak možno zjistit místo, kde k anihilacím dochází, v třírozměrném prostoru. To je mj. princip moderní lékařské zobrazovací metody, nazývané pozitronová emisní tomografie (PET).

Možnosti využití

Existují i teorie získávání elektrické energie pomocí anihilace. Největším problémem je fakt, že k získání antihmoty je nutný výkonný urychlovač částic (např. +more takový, který mají v CERNu). V něm je možné urychlit částice a při následných srážkách získat miniaturní množství antihmoty. Otázkou zůstává, jak tuto antihmotu uchovávat, protože reaguje s čímkoli, a jak získat její větší množství. Navíc získaní antihmoty je proces energeticky mnohem náročnější než zisk energie při anihilaci.

Související články

Elementární částice * Částice * Antičástice

Externí odkazy

Radomír Šmída:[url=https://web. archive. +moreorg/web/20160507043413/http://www-hep2. fzu. cz/~smida/www/smida-elektrony+pozitrony. pdf]Nadbytek elektronů a pozitronů v kosmickém záření[/url] Vesmír 88, květen 2009.

Kategorie:Fyzika částic