Anihilacio

Feynman-diagramo de pozitrono kaj elektrono anihilaciantaj al fotono kiu poste redisfalas al pozitrono kaj elektrono.

Anihilacio (el latina a nihil - al nenio) estas laŭdifine tuta detruo kaj neniigo de iu objekto sen iuj restaĵoj. Pro leĝoj de konservo, anihilacio en plena senco ne eblas en materia mondo.

En fiziko la vorto estas uzata por fenomeno kiam elementa partiklo kolizias kun sia kontraŭpartiklo. Pro principo de konservado de energio, la partikloj ne vere iĝas nenio, sed iĝas aliaj partikloj, kiel fotonoj aŭ aliaj partikloj. Pro la principo de konservado de movokvanto, devas ekesti almenaŭ du tiaj partikloj. Tamen, ĉar kvantumaj nombroj de partiklo kaj ĝia kontraŭpartiklo estas rekte kontraŭaj, la kvantumaj nombroj de rezultaj partikloj estas nulaj. Tiel, ekzemple, elektrono kaj pozitrono, ĉiu el kiuj havas mason kaj ŝargon, post kolizio iĝas du fotonoj, kiuj havas nek ŝargon nek kvietmason. Fotonoj aperas plej ofte en procedoj de anihilacio je malgrandaj energioj, sed anihilacioj en koliziilo de granda energio ofte donas ekzotajn multepezajn partiklojn.

Ekzemploj de anihilacio

Kiam elektrono kaj pozitrono anihilaciiĝas je malgranda energio, ili povas produkti ne malpli ol du gamaj fotonoj, sed ili ne tenas na sufiĉe da maso-energio por krei pli pezajn partiklojn. Sed per koliziiloj, kiuj donas grandegan kinetan energion al la partikloj, multaj aliaj partikloj povas aperi, eĉ pli multepezaj ol elektrono aŭ pozitrono.

Anihilacio aŭ iu alia procedo pro kiu elektrono kaj pozitrono iĝus unu protono (t.e. e⁺ + e⁻ → γ) ne povas ekzisti, ĉar tio rompus la leĝon de konservo de maso-energio (krom okazoj kiam apude estas ankaŭ iu alia partiklo, kiu fortenus superfluan energion). En kvantuma kampa teorio, tamen, tia procedo ne estas malpermesita kaj povas ekzisti kiel intertempa kvantuma stato. Kelkaj aŭtoroj opinias ke tiu kvazaŭa rompo de leĝoj de konservo povas esti justigita per principo de Heisenberg, aliaj aldonas nenulan mason al intertempa fotono. Tiu elekto ne influas la matematikon de procedo. Tio ebligas predikti produkton de virtuala paro post anihilacio, el kiu unu- kaj du-partiklaj statoj povas konstante interŝanĝi.

Anihilacio laŭ Teorio de Relativeco

Laŭ Teorio de relativeco anihilacio estas plena liberigo de kvietenergio E₀. Post kolizio de unu el elementaj partikloj kun sia kontraŭpartiklo la kvanto de liberiĝanta energio estas, laŭ formulo de Albert Einstein, E₀=m₀c², kie E₀ estas la energio, m₀ - kvietmaso, kaj c - lumrapideco.

La energio, evidente, estas kolosa. Estas facile kalkuli, ke post anihilacio de 1 kg de substanco kontraŭ 1 kg de kontraŭsubstanco liberiĝos proksimume 1,8×10¹⁷ ĵuloj de energio, kio egalas al energio de eksplodo de 47 megatunoj de trinitrotolueno. Kompare, la eksplodo de plej forta eksplodilo en homa historio, la 20-tuna termonuklea Car-bombo, egalis al 57 megatunoj de TNT.

Anihilacio de grandaj kvantoj de substanco estas do la plej efika fonto de energio imagebla en nuna nivelo de scioj pri materio. La realigo, tamen, ne eblas en kuranta stato de tekniko pro ekstrema malfacileco de sintezo de kontraŭmaterio kaj ĝia konservado, kaj pro neekzisto de teknikaj eblecoj kontroli tiom grandegajn kvantojn de energio.

Literaturo

• Kragh, Helge. (1999) Quantum Generations : A history of physics in the twentieth century. Princeton University Press. ISBN 0-691-01206-7.
• A positron annihilation study of stress-induced martensite transformation in Fe-Mn based alloys Liu T; Xia R D; Liu G W; Zhao Z T; Ma R Z; Wang WH; Guo YH Journal of Materials Science Letters (UK). Vol. 17, No. 11, pp. 887–889. 1 June 1998

Vidu ankaŭ

• Naskiĝo de paroj