Erinevus lehekülje "Annihilatsioon" redaktsioonide vahel

P
resümee puudub
(allikad kokku)
P
Annihileerumine on võimalik ainult osakese ja tema antiosakese vahel.
 
Annihileerumise tulemusena ei saa osake ja antiosake lihtsalt "kaduda". Protsess peab rahuldama mitmeid jäävusseadusi, kaasa arvatud:
* elektrilaengu jäävus. Summaarne laeng enne ja peale reaktsioon on null;
* impulsi ja kogu [[Energia jäävuse seadus|energia]] jäävusseadus. See keelab üksiku gammakiire tekkimise, kuigi kvantväljateoorias on see protsess siiski lubatud;
* impulssmomendi jäävuse seadus.
 
Tulenevalt [[energia jäävuse seadus]]est peab tekkima vähemalt üks osake, mis võtab enda kanda nii annihileerunud osakestel olnud, kui ka annihileerumise tulemusena tekkinud energia. Samuti ei tohi rikkuda [[implusi jäävuse seadus]]t ning seega peab annihilatsiooni tulemusena eralduvaid osakesi olema vähemalt kaks või rohkem.
 
Kuna kõik antiosakese [[kvantarv]]ud on sama suured kui osakesel, kuid vastupidise märgiga, siis annihileerumise tulemusena tekkinud osakesel peavad kõik kvantarvud olema võrdsed nulliga. Kõige levinum selline osake on [[footon]], mis on ka enamuse annihilatsiooniprotsesside lõpptulemus. Samas kui osakese ja antiosakese energia on piisavalt suur, siis võivad annihileerumise tulemusena tekkida ka muud osakesed, mille kõik kvantarvud on nullid. Tavaliselt on tekkinud osakesed ebastabiilsed ning lagunevad kohe peale tekkimist lihtsamateks (madalama energiaga) osakesteks.
==Aine ja antiaine annihileerumine==
 
Ulmeraamatutes tihti kirjeldatud [[aine (füüsika)|aine]] ja [[antiaine]] annihileerumine taandub tegelikult aine moodustanud elementaarosakeste annihileerumisele. Iga aine aatomi [[elektron]] annihileerub [[positron]]iga, [[prooton]] [[antiprooton]]iga ja [[neutron]] [[antineutron]]iga. Tulemusena tekib suur arv kõrge energiaga [[footon]]eid. Kuigi ulmekirjanduses kirjeldatakse seda kui "eredat valgussähvatust", siis tegelikkuses on tegemist pigem tugeva [[gammakiirgus]]ega.
 
Valguse kiirusele lähedaste kiirustega sõitva (hüpoteetilise) [[footonrakett|footonraketi]]i edasiviiv jõud pidi tulema aine ja antiaine annihilatsiooniprotsessist. Laeva sabas pidi olema suur peegel, mis annihileerumise tulemusena tekkivad footonid tagasi peegeldab ning selle tulemusena tekkiva [[tõukejõud|tõukejõu]] laevale üle kannab. Kuna footonid liiguvad valguse kiirusega, siis peaks olema teoreetiliselt võimalik nende abil kiirendada ka kosmoselaev valguse kiirusele lähedaste kiirusteni.
 
==Elektron-positron annihilatsioon==
Elektron-positron annihilatsioon toimub, kui [[elektron]] (e<sup>−</sup>) ja [[positron]] (e<sup>+</sup>, elektroni antiosake) kokku põrkuvad. Tulemuseks on elektroni ja positroni annihilatsioon ning [[footon|gammakvandi]] teke. Suurematel energiatel võib gammekvandigammakvandi asemel tekkida ka teisi osakesi:
 
e<sup>−</sup> + e<sup>+</sup> → γ + γ
 
Protsess peab rahuldama eelnevalt mainitud jäävusseadusi. Nagu ka teised laetud objektid, võivad elektron ja positron [[interageeruma|interageeruda]] ka ilma, et nad annihileeruks, üldiselt toimub elastne hajumine.
 
===Madala energiaga annihiliatsioon===
Lõppseisundi jaoks on väga piiratud võimalused. Kõige tõenäolisem on kahe või enam gammakvandi loomine. Energia ja impulsi jäävusseadused keelavad üldjuhul ainult ühe footoni tekkimise. Erijuhul, kui elektronid on väga tihedasti aatomi ümber pakitud, võib tekkida üks footon.<ref name="Sodickson"/> Enamasti siiski kiiratakse kaks footonit, mille energia on võrdne elektroni ja positroni seisuenergiatega (511 keV)<ref name="Atwood"/>. Mugav on lähtuda inertsiaalsest taustsüsteemist, kus enne annihilatsiooni on süsteemi summaarne sirgjooneline impulss null. Sellisel juhul kiirguvad gamma kiiredgammakiired peale kokkupõrget vastassuundadesse. Samuti on küllaltki tavaline kolme gammakvandi teke, kuna teatud impulssmomentidega olekus, on vaja säilitada laengu paarsust.<ref name="griffiths"/> Ka suurema arvu footonite teke on võimalik, kuid tõenäosus nende tekkeks väheneb iga lisa footoniga, kuna neil keerulistel protsessidel on madalam tõenäosusamplituud.
Kuna [[neutriino]]del on samuti väikesemväiksem mass, kui elektronidel, on ka põhimõtteliselt võimalik, kuigi eriti ebatõenäoline ühe või enam neutriino-antineutriino paaride teke. Sama on tõsi ka teiste osakeste puhul, mis on kerged. ElektronistNeutriinodest kergemaid [[fermion]]e kui neutriinosid pole leitud..
 
===Kõrge energiaga annihiliatsioon===
Juhul kui elektronil, positronil või mõlemal on suur kineetiline energia, võivad tekkida ka teised, rasked osakesed (nagu D meson), kui on piisavalt kineetilist energiat, et muuta see raskete osakeste seisuenergiaks. On endiselt võimalik tekitada footoneid ja teisi kergeid osakesi, aga nad omandavad suured energiad.
Energiate puhul, mis on lähedased või ületavad nõrga jõu kandjate, W ja Z bosonite, massi, muutub nõrga jõu tugevus võrreldavaks elektromagnetilise jõuga. See tähendab, et on märksa lihtsa tekkima osakesitekib nagurohkem neutriinosid, mis interageeruvad ainult nõrgalt.
Kõige raskem osake, mis on siiani suudetud tekitada läbi elektron-positron annihilatsiooni, on W<sup>+</sup>-W<sup>-</sup> paar. Kõige raskem üksik osake on [[Z boson]]. Peamine motivatsioon rahvusvahelise lineaarkiirendi (International Linear Collider) koostamiseks on leida [[Higgsi boson]] sel viisil.
 
 
==Prooton-antiprooton annihilatsioon==
Selline annihilatsiooni vormannihilatsioonivorm ilmneb, kui ühe prootoni kvark ja teise teise antiprootoni antikvark põrkuvad. Annihilatsiooni käigus tekivad virtuaalsed gluuonid[[gluuon]]id. Gluuonpilves tekib [[T-kvark|top]] ja antitop kvargipaar, mis liiguvad erisuundades ja venitavad gluuonpilve nende vahel. Kui top ja antitop on üksteistest kaugemale jõudnud, siis nad lagunevad [[B-kvark|bottom]] ja antibottom kvarkideks ning ilmub lisa W bosoneid (nii W<sup>-</sup> kui W<sup>+</sup> bosoneid). W<sup>-</sup> laguneb omakord elektroniks ja neutriinoks ning W<sup>+</sup> laguneb üles ja alla kvargipaariks. Protsessi lõpus liiguvad kõik osakeses üksteisest eemale.<ref name="Particleadventure"/>
 
==Viited==
24

muudatust