Annigilyasiya

Bogʻlangan holatdagi elektron pozitron juftining ikkita fotonga oʻzaro toʻqnashuvidan keyingi Feynman diagrammasi . Ushbu bogʻlangan holat koʻproq pozitroniy sifatida tanilgan.

Zarrachalar fizikasida annigilyatsiya — bu subatomik (fizikada subatomik zarra -atomdan kichikroq zarradir.[1] Zarrachalar fizikasining standart modeliga ko'ra, subatomik zarra boshqa zarrachalardan (masalan, proton, neytron yoki mezon) tashkil topgan kompozit zarracha bo'lishi mumkin.) zarraning tegishli antizarracha bilan toʻqnashib, boshqa zarrachalarni, masalan, ikkita foton hosil qilish uchun elektronning pozitron bilan toʻqnashishi natijasida yuzaga keladigan jarayon. ^[1] Dastlabki juftlikning umumiy energiyasi va impulsi jarayonda saqlanadi va yakuniy holatdagi boshqa zarralar toʻplami oʻrtasida taqsimlanadi. Antipartikullar zarrachalardan mutlaqo qarama-qarshi qoʻshimcha kvant raqamlariga ega, shuning uchun bunday asl juftlikning barcha kvant sonlarining yigʻindisi nolga teng. Demak, energiyaning saqlanishi, impulsning saqlanishi va spinning saqlanishiga rioya qilinsa, umumiy kvant sonlari ham nolga teng boʻlgan har qanday zarralar toʻplami hosil boʻlishi mumkin. ^[2]

Kam energiyali zarralar yoʻq boʻlganda, foton ishlab chiqarish afzalroqdir, chunki bu zarralar massaga ega emas. Yuqori energiyali zarrachalar toʻqnashuvi turli xil ekzotik ogʻir zarralar hosil boʻladigan annigilyatsiyalarni keltirib chiqaradi.

Agar yoʻq qiluvchi zarralar mezonlar yoki barionlar kabi kompozit boʻlsa, odatda yakuniy holatda bir nechta turli zarralar hosil boʻladi.

Yagona bazon ishlab chiqarish

Agar dastlabki ikkita zarra elementar zarra boʻlsa (qoʻshma boʻlmasa), u holda ular faqat bitta elementar bozon hosil qilish uchun birlashishi mumkin, masalan, foton (γ), glyuon (g), Z , yoki Xiggs bazoni (H 0). Agar impuls markazidagi jami energiya haqiqiy bozonning qolgan massasiga teng boʻlsa (massasiz bozon uchun bu mumkin emas γ), keyin oʻsha yaratilgan zarracha umriga koʻra parchalanmaguncha mavjud boʻlib qoladi. Aks holda, jarayon virtual boʻlib, darhol haqiqiy zarrachaga aylanadigan bozonning dastlabki yaratilishi sifatida tushuniladi. + antipartikulyar juftlik. Bu s-kanal jarayoni deb ataladi. Misol tariqasida pozitron bilan elektronni yoʻq qilish virtual foton hosil qiladi, u myuon va antimyuonga aylanadi. Agar energiya yetarlicha katta boʻlsa, Z fotonni almashtirishi mumkin.

Misollar

Elektron-pozitron annigilyatsiyasi

Kam energiyali elektron kam energiyali pozitronni (antielektron) yoʻq qilganda, eng ehtimoliy natija ikki yoki undan ortiq fotonlarning paydo boʻlishidir, chunki elektronlar va pozitronlar ishlab chiqarish uchun etarli massa energiyasini olib yuradigan yagona boshqa yakuniy holatdagi Standart Model zarralari. neytrinolar boʻlib, ular hosil boʻlish ehtimoli taxminan 10 000 marta kamroq va faqat bitta fotonning yaratilishi impulsning saqlanishi bilan taqiqlangan — bitta foton har qanday inersial sanoq sistemasida, shu jumladan jami impuls yoʻqolgan momentda inersial sanoq sistemasida nolga teng boʻlmagan impulsni olib yuradi. . Annigilyatsiya qiluvchi elektron va pozitron zarralari taxminan 0,511 million elektron-volt (MeV) dan olish energiyasiga ega. Agar ularning kinetik energiyalari nisbatan ahamiyatsiz boʻlsa, bu umumiy energiyasi ishlab chiqarilgan fotonlarning foton energiyasi sifatida namoyon boʻladi. Keyin fotonlarning har biri taxminan 0,511 energiyaga ega MeV. ^[3]

Agar bir yoki ikkala zaryadlangan zarrachalar kattaroq kinetik energiyaga ega boʻlsa, boshqa har xil zarralar hosil boʻlishi mumkin. Bundan tashqari, elektron-pozitron juftligini bitta fotonga yoʻq qilish (yoki parchalanishi) uchinchi zaryadlangan zarracha ishtirokida sodir boʻlishi mumkin, unga ortiqcha impuls virtual foton orqali elektron yoki pozitrondan uzatilishi mumkin. Teskari jarayon, yaʼni bitta haqiqiy foton tomonidan juft ishlab chiqarish uchinchi zarrachaning elektromagnit maydonida ham mumkin.

Proton-antiprotonni yoʻq qilish

Proton oʻzining antizarrasi bilan toʻqnashganda (va umuman olganda, agar biron bir barion turi tegishli antibarionga duch kelsa), reaktsiya elektron-pozitron annigilyatsiyasi kabi oddiy emas. Elektrondan farqli oʻlaroq, proton uchta " valentlik kvark " va glyuonlar bilan bogʻlangan noaniq sonli " kvarklari "(Kvark — Standart modeldagi fundamental zarra.) dan tashkil topgan kompozit zarradir . Shunday qilib, proton antiprotonga duch kelganda, uning kvarklaridan biri, odatda tarkibiy valentlik kvarki antikvark bilan (bu kamdan-kam hollarda dengiz kvarki boʻlishi mumkin) yoʻq boʻlib, glyuon hosil qilishi mumkin, shundan soʻng glyuon qolgan kvarklar bilan birga, antikvarklar va glyuonlar umumiy energiya va impulsni baham koʻradigan bir qator mezonlarga (asosan pionlar va kaonlarga) murakkab qayta joylashish jarayonini (adronizatsiya yoki parchalanish deb ataladi) boshdan kechiradilar. Yangi yaratilgan mezonlar beqaror va agar ular boshqa zarralar bilan uchrashmasa va ular bilan oʻzaro taʼsir qilmasa, ular oxir-oqibat faqat fotonlar, elektronlar, pozitronlar va neytrinolarni ishlab chiqaradigan bir qator reaktsiyalarda parchalanadi. Bunday reaksiya har qanday barion (uchta kvarkdan iborat zarracha) va uchta antikvarkdan tashkil topgan har qanday antibarion oʻrtasida sodir boʻladi, ulardan biri bariondagi kvarkga toʻgʻri keladi. (Agar barion va antibarionlar orasida hech boʻlmaganda bittasi ekzotik boʻlsa, ular tarkibida kvark taʼmi boʻlmasa, bu reaktsiya dargumon.) Antiprotonlar neytronlar bilan yoʻq boʻlib ketishi mumkin va shunga oʻxshash antineytronlar ham quyida muhokama qilinganidek protonlar bilan yoʻq boʻlib ketishi mumkin.

Proton-antiproton annigilyatsiyasi natijasida 9 ta mezon hosil boʻladigan reaktsiyalar kuzatilgan, 13 ta mezon ishlab chiqarish esa nazariy jihatdan mumkin. Hosil boʻlgan mezonlar yoʻq qilish joyini yorugʻlik tezligining oʻrtacha ulushida tark etadi va mezon turiga mos keladigan umr boʻyi parchalanadi. ^[4]

Shunga oʻxshash reaktsiyalar antinuklon murakkabroq atom yadrosida yoʻq boʻlganda sodir boʻladi, faqat kuchli oʻzaro taʼsirga ega boʻlgan mezonlardan qochish emas, balki qolgan „mavjud“ nuklonlardan biri tomonidan soʻrilish ehtimoli katta. Chunki soʻrilgan energiya ~2GeV, boʻlishi mumkin , u printsipial jihatdan hatto eng ogʻir yadrolarning bogʻlanish energiyasidan ham oshib ketishi mumkin. Shunday qilib, antiproton uran yoki plutoniy kabi ogʻir yadroda yoʻq qilinganda, yadroning qisman yoki toʻliq buzilishi sodir boʻlib, koʻp sonli tez neytronlarni chiqaradi. ^[5] Bunday reaktsiyalar kritik massada sezilarli miqdordagi ikkilamchi boʻlinish reaktsiyalarini tezlashtirish imkoniyatini ochadi.

Higgs bazonini ishlab chiqarish

Juda yuqori energiyadagi ikki nuklonning toʻqnashuvida kvarklar va glyuonlar oʻzaro taʼsir tezligida ustunlik qiladi, shuning uchun hech bir nuklon kvark juftini yoʻq qilish yoki ikkita glyuonning „birikishi“ uchun anti-zarracha boʻlishi shart emas. Bunday jarayonlarga misollar uzoq vaqtdan beri qidirilayotgan Xiggs bozonini ishlab chiqarishga yordam beradi. Xiggs toʻgʻridan-toʻgʻri engil (valentlik) kvarklarni yoʻq qilish orqali juda zaif ishlab chiqariladi, lekin ogʻir t yoki b dengiz yoki ishlab chiqarilgan kvarklar mavjud. 2012 yilda Jenevadagi CERN laboratoriyasi Katta adron kollayderida (LHC) proton-proton toʻqnashuvi qoldiqlarida Xiggs topilganligini eʼlon qildi. Eng kuchli Xiggs rentabelligi ikkita glyuonning sintezi (ogʻir kvark juftligini yoʻq qilish orqali), ikkita kvark yoki antikvarklar ishlab chiqarilgan virtual vektor bozoni orqali Xiggs nurlanishi yoki ikkita vektor bozonini yoʻq qilish orqali osonroq aniqlangan hodisalarni keltirib chiqaradi.

Manbalar

Izohlar

↑ „Antimatter“. Lawrence Berkeley National Laboratory. 2008-yil 23-avgustda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2008-yil 3-sentyabr.
↑ „The Standard Model – Particle decays and annihilations“. The Particle Adventure: The Fundamentals of Matter and Force. Lawrence Berkeley National Laboratory. Qaraldi: 2011-yil 17-oktyabr.
↑ Cossairt. „Radiation from particle annihilation“. Fermilab (2001-yil 29-iyun). Qaraldi: 2011-yil 17-oktyabr.
↑ Klempt, E.; Batty, C.; Richard, J.-M. (2005). "The antinucleon–nucleon interaction at low energy: Annihilation dynamics". Physics Reports 413 (4–5): 197–317. doi:10.1016/j.physrep.2005.03.002. ISSN 0370-1573.
↑ Chen, B. et al. (1992). "Neutron yields and angular distributions produced in antiproton annihilation at rest in uranium". Physical Review C 45 (5): 2332–2337. doi:10.1103/PhysRevC.45.2332. PMID 9967995. http://cds.cern.ch/record/246700.

Belgilar

Kragh, H.. Quantum Generations : A history of physics in the twentieth century. Princeton University Press, 1999. ISBN 0-691-01206-7.

Havolalar

Kvark

[[Turkum:]] [[Turkum:]]

[1] „Antimatter“. Lawrence Berkeley National Laboratory. 2008-yil 23-avgustda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2008-yil 3-sentyabr.

[Particleadventure.org-2] „The Standard Model – Particle decays and annihilations“. The Particle Adventure: The Fundamentals of Matter and Force. Lawrence Berkeley National Laboratory. Qaraldi: 2011-yil 17-oktyabr.

[Fermilab-3] Cossairt. „Radiation from particle annihilation“. Fermilab (2001-yil 29-iyun). Qaraldi: 2011-yil 17-oktyabr.

[4] Klempt, E.; Batty, C.; Richard, J.-M. (2005). "The antinucleon–nucleon interaction at low energy: Annihilation dynamics". Physics Reports 413 (4–5): 197–317. doi:10.1016/j.physrep.2005.03.002. ISSN 0370-1573.

[5] Chen, B. et al. (1992). "Neutron yields and angular distributions produced in antiproton annihilation at rest in uranium". Physical Review C 45 (5): 2332–2337. doi:10.1103/PhysRevC.45.2332. PMID 9967995. http://cds.cern.ch/record/246700.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]