当物质和反物质碰撞产生纯能量时,它是什么样的能量?

时间:2020-12-18 09:22:24   作者:
湮灭的衰变产物取决于所涉及的粒子及其相互作用的性质,但它不是“纯能量”。没有这样的东西。

最简单的方法是通过费曼图。看一个粒子和一个反粒子湮灭(产生一些衰变粒子)的示意图。现在考虑一个事实,一个反粒子就是一个带着负能量,在时间里倒退的粒子。所以如果你从侧面看这个图,你根本看不到一个反粒子,只是一个粒子在发射或吸收一些其他粒子后发生了偏转。

比如说,你看到一个电子和一个正电子湮灭并产生一对光子的示意图:

当物质和反物质碰撞产生纯能量时,它是什么样的能量?

把图表横着看,你会看到什么呢?电子吸收然后再发射光子,在这个过程中发生偏转:



比较这两幅图将会使一些事情很清楚:湮灭的衰变产物正是我们所讨论的粒子最初可以相互作用的粒子。

举个例子,电子不与胶子相互作用。因此,当电子湮灭时,它们不会产生胶子(至少不会直接产生胶子;见下文)。

另一方面,电子确实通过弱相互作用相互作用,例如,通过发射或吸收z -玻色子。所以电子-正电子湮没理论上可以产生两个z玻色子或者一个z玻色子和一个光子。这种情况很少发生,因为z -玻色子质量非常大,除非电子和正电子以巨大的动能相撞,否则就没有足够的能量产生z -玻色子。

当然z玻色子是不稳定的。他们腐烂。所以我们实际观察到的是z玻色子衰变产物。这让我一个重要的观点:如果一个粒子和反粒子撞上一个很高动能,有足够的能量来产生非常高的能量不稳定的粒子,然后衰变为其他事情和更多其他的事情……所以即使平凡的正负电子碰撞可以产生各种粒子的淋浴,只要碰撞能量足够高。
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