Πώς διατηρείται η ορμή στην παραγωγή ζευγαριών;
1. Αρχική ορμή:
* Η αρχική ορμή του συστήματος μεταφέρεται από το εισερχόμενο φωτόνιο. Η ορμή ενός φωτονίου δίνεται από p =e/c , όπου το E είναι η ενέργεια του και το C είναι η ταχύτητα του φωτός.
2. Τελική ορμή:
* Η τελική ορμή μεταφέρεται από το ηλεκτρόνιο και το ποζιτρονίου. Και τα δύο σωματίδια έχουν ορμή που δόθηκε από p =mv , όπου m είναι η μάζα τους και το V είναι η ταχύτητά τους.
3. Διατήρηση της ορμής:
* Η συνολική ορμή πριν από την αλληλεπίδραση (δυναμική φωτονίου) πρέπει να είναι ίση με τη συνολική ορμή μετά την αλληλεπίδραση (ορμή ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων).
Σημαντικές εκτιμήσεις:
* Ενέργεια και μάζα: Η ενέργεια του φωτονίου μετατρέπεται στη μαζική ενέργεια του ηλεκτρονίου και του ποζιτρονίου. Η ενέργεια του φωτονίου πρέπει να είναι τουλάχιστον ίση με την ανάπαυση της μάζας της ενέργειας του ζεύγους ηλεκτρονίων-όρνου (1,022 MeV) για την παραγωγή ζεύγους.
* κατεύθυνση: Το ηλεκτρόνιο και το ποζιτρονίου δημιουργούνται με αντίθετη στιγμή. Αυτό είναι απαραίτητο για να διασφαλιστεί ότι το άθροισμα του φορέα της στιγμής τους ισούται με την αρχική ορμή του φωτονίου.
* Ο ρόλος του πυρήνα: Ο πυρήνας εμπλέκεται επειδή παρέχει ένα ισχυρό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο για τη μεσολάβηση της αλληλεπίδρασης. Απορροφά κάποια ορμή από το φωτόνιο για να εξασφαλίσει ότι η συνολική ορμή διατηρείται. Ωστόσο, ο πυρήνας είναι πολύ βαρύτερος από το ηλεκτρόνιο και το ποζιτρονίου, οπότε η ορμή της ανάκρουσης είναι αμελητέα.
Συνοπτικά:
Η παραγωγή ζευγαριών είναι ένα όμορφο παράδειγμα των θεμελιωδών νόμων διατήρησης της φυσικής. Η διατήρηση της ορμής, μαζί με τη διατήρηση της ενέργειας και τη διατήρηση της φόρτισης, διασφαλίζει ότι η διαδικασία συμβαίνει με τρόπο που να είναι σύμφωνη με την κατανόησή μας για το σύμπαν.
