Erzeugung und Vernichtung von Elektronen- und Positronenpaaren

Aus einem energiereichen Gamma-Photon entstehen ein Elektron und ein Positron. Bei der Vernichtung eines Elektrons und eines Positrons werden jedoch zwei Gamma-Photonen freigesetzt.

Ist dies ein Verstoß gegen den Energieerhaltungssatz oder ist die Energie der beiden austretenden Photonen geringer als die des Photons, aus dem das Elektron-Positron-Paar entstanden ist?

Wo haben Sie gelesen, dass aus einem energetischen Gamma-Photon ein Elektron und ein Positron entstehen ? Möglicherweise müssen Sie bis zu dem Teil weiterlesen, in dem es heißt, dass das Photon etwas treffen muss, bevor das Paar erzeugt wird, da sonst der Impuls nicht erhalten bleibt.
Ja, es trifft einen Kern. Danke für die Verbesserung
Beachten Sie, dass die Anzahl der Photonen nach der Vernichtung gerade ist, meistens 2, wenn die gegenseitigen Spins von Elektron + Positronen antiparallel sind, oder ungerade, meistens 3, wenn sie parallel sind. Siehe auch Positronium

Antworten (2)

Ein einsames Photon wird niemals in ein Elektron-Positron-Paar zerfallen . Dieser Vorgang ist wegen der 3-Impulserhaltung kinematisch nicht erlaubt. Sie brauchen einen Kern in der Nähe, damit der Prozess zustande kommt.

Ein Elektron-Positron-Paar kann in 2 Photonen zerstreut werden, ja. Energie- und 3-Impulserhaltung gilt hier.

Was ist 3 Impulserhaltung?
@ Orion73 Der räumliche Teil des 4-Impulses. Auch bekannt als Impuls, der nullte Teil von 4-Impuls ist Energie.

Sie können keine Verletzung des 1. Hauptsatzes der Thermodynamik haben (Masse/Energie kann weder erzeugt noch zerstört werden), es ist ein unantastbares Gesetz. Gamma-Wellenlängen decken ein breites Band des elektromagnetischen Spektrums ab; Es gibt weiche Gammastrahlen bis hin zu harten Gammastrahlen. Sie sind selbst auf die Antwort gekommen. Ein Elektron-Positron-Paar könnte während der Vernichtung kein Paar Gamma-Photonen mit einer höheren kombinierten Energie hervorbringen als diejenige, die das Elektron-Positron-Paar überhaupt erst hervorgebracht hat.

PS Ein kosmischer Strahlkern kann ein Photon materialisieren, das normalerweise nicht energetisch genug wäre, um ein Elektron/Positron-Paar zu erzeugen, aber das liegt daran, dass aus Sicht der kosmischen Strahlung das schwache Photon blau in die Gamma-Wellenlänge verschoben ist und daher materialisiert werden kann. Der kosmische Strahl verliert dabei etwas Energie, sodass der 1. Hauptsatz nicht verletzt wird.
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