Античастицы и их аннигиляция

Электрон и позитрон это примеро пары античастиц. Существование позитрона было теоретически предсказано в 1930 Дираком и подтверждено экспериментально в 1932 г. Андерсеном.

Практически у каждой частицы имеется античастица, обычно обозначимая тем же символом, но с добавлением тильды над ним. У частицы и античастицы масса, время жизни и спин одинаковы. Остальные характеристики, в том числе электрический заряд и магнитный момент, равны по модулю, но противоположны по знаку. Примерами частиц и античастиц являются: протон р и антипротон
нейтрон n и антинейтрон , нейтрино ν_е и антинейтрино , электрон е^- и позитрон е⁺ .

Взаимодействие частицы и античастицы приводит к их аннигиляции. Термин «аннигиляция» переводится как «уничтожение», но, разумеется, его не следует трактовать буквально. В результате процесса аннигиляции электрона с позитроном рождается два (реже три) высокоэнергетических фотона (γ-кванта):

+ →2γ

причем, энергия электронно-позитронной пары переходит в энергию фотонов. Появление в этом процессе не менее двух фотонов следует из закона сохранения импульса. Возможен и обратный процесс – рождение электронно-позитронной пары при взаимодействии γ-квантов (фотонов) большой энергии (Е_γ>1,02МэВ = 2m_ес²) с веществом (ядром Х):

γ+Х→Х+ +

Частица Х необходима для того, чтобы выполнялись законы сохранения энергии и импульса.

Процессы возникновения и аннигиляции электронно-позитронных пар являются примером взаимосвязи различных форм материи: в этих процессах материя в форме вещества превращается в материю в форме электромагнитного поля, и наоборот.