Кіріспе

Гамма сәулелерін тудыратын соқтығысу

Электрон мен позитрон (электронның антибөлшегі) соқтығысқанда электрон-позитрон жойылуы жүзеге асады. Төмен энергияда соқтығысу нәтижесінде электрон мен позитрон жойылып, энергетикалық фотондар пайда болады: + → + Жоғары энергияда B мезондары немесе W және Z бозондары сияқты басқа бөлшектер де пайда болуы мүмкін. Барлық процестер бірқатар сақталу заңдарына бағынуы керек, олардың ішінде:

Электр зарядының сақталуы. Соқтығысқа дейін және кейін таза заряд нөлге тең болады. Сызықтық импульс және жалпы энергияның сақталуы. Бұл бір фотонның пайда болуына мүмкіндік бермейді. Дегенмен, кванттық өріс теориясында бұл процеске рұқсат етіледі; жойылу мысалдарын қараңыз. Бұрыштық импульстің сақталуы. Жалпы (яғни, таза) лептон санының сақталуы, яғни лептондар саны (мысалы, электрон) мен антилептондар санының (мысалы, позитрон) айырмасы сақталады; мұны (таза) материяның сақталу заңы деп қарастыруға болады. Кез келген екі зарядталған денелер сияқты, электрондар мен позитрондар да эластикалық шашырау арқылы бір-бірімен өзара әрекеттесе алады.

Төмен энергиялы корпус

Соңғы күйдің мүмкіндіктері өте шектеулі. Ең ықтимал жағдай – екі немесе одан көп гамма-фотонның пайда болуы. Энергияның және сызықтық импульстің сақталу заңдары бір ғана фотонның пайда болуына мүмкіндік бермейді. (Бұл ережеден ерекшелік, тығыз байланысқан атомдық электрондар үшін мүмкін.) Көбінесе екі гамма-фотон пайда болады, олардың әрқайсысының энергиясы электронның немесе позитронның тыныш күй энергиясына тең (.511). Аннигиляцияға дейін жүйенің жалпы сызықтық импульсі жоқ болатын координаттық жүйе ыңғайлы болып табылады; осылайша, соқтығысқаннан кейін гамма-фотонтар қарама-қарсы бағыттарда шығарылады. Үш фотонның пайда болуы да жиі кездеседі, себебі кейбір бұрыштық импульс күйлерінде зарядтық паритетті сақтау үшін мұндай жағдай қажет. Көптеген фотондардың пайда болуы да мүмкін, бірақ әр қосымша гамма-фотонмен бірге ықтималдық төмендейді, өйткені осы күрделі процестердің ықтималдық амплитудасы төмен. Нейтринолардың массасы электрондардан кіші болғандықтан, аннигиляция кезінде бір немесе бірнеше нейтрино-антинейтрино жұптарының пайда болуы да мүмкін, бірақ бұл өте сирек кездеседі. Мұндай процестің ықтималдығы, фотондарға анигиляцияға қарағанда 10000 есе төмен. Бұл электрондармен кем дегенде бір негізгі өзара әрекеттесуді бөлісетін және оның пайда болуын шектемейтін кез келген басқа бөлшектер үшін де дұрыс. Алайда, мұндай басқа бөлшектер белгілі емес.

Жоғары энергиялы корпус

Егер электрон немесе позитрон, немесе екеуі де айтарлықтай кинетикалық энергияға ие болса, басқа ауыр бөлшектер де (мысалы, D мезондары немесе B мезондары) пайда болуы мүмкін, себебі олардың салыстырмалы жылдамдықтарында осы бөлшектердің тыныш күйдегі энергиясын қамтамасыз ететін жеткілікті кинетикалық энергия болады. Балама ретінде, фотондар мен басқа жеңіл бөлшектерді де өндіруге болады, бірақ олар жоғары кинетикалық энергиямен шығады. Әлсіз күштің тасымалдаушылары – W және Z бозондарының массасына жақын және одан асып түсетін энергияларда, әлсіз күштің күші электромагниттік күшке шамалас болады.

Кері реакция

Кері реакция, электрон-позитрон туындауы, екі фотон физикасының қағидаларымен жүзеге асырылатын жұптардың пайда болуының бір түрі.