Tritt Elektron-Positron-Paarvernichtung auf, wenn EEE negativ ist?

Sie kollidieren, wenn wir die Beschreibung der klassischen Physik verwenden, aber für diese Situation funktioniert es bekanntlich nicht so gut. Bedenken Sie Folgendes: Wenn wir uns Elektron und Positron als Punktteilchen vorstellen, die über Coulomb-Kräfte wechselwirken, gibt es keine Begrenzung der Energie, die aus ihnen extrahiert werden kann. Indem man sie so nah aneinander bringt, dass die Gesamtenergie negativ ist, wurde bereits eine Energie von 2x511 keV und mehr extrahiert (vielleicht abgestrahlt). Eine weitere Annäherung der beiden Teilchen würde noch mehr Energie freisetzen, was sich als außer Kontrolle geratenes Strahlungsereignis manifestieren sollte.

Wir haben keine überzeugenden Aufzeichnungen über solche Prozesse, daher scheint hier die klassische Beschreibung von der Realität abzuweichen und nicht zuverlässig zu sein.

In der nichtrelativistischen Quantentheorie kann die erwartete durchschnittliche Energie des Paares niemals so negativ sein, da die Schrödinger-Gleichung die Existenz von stationären Zuständen mit niedriger negativer Energie vorhersagt (die Nettoenergie einschließlich der Ruheenergie ist positiv). Aber auch dies weicht von der Realität ab, da beobachtet wird, dass die Paare mit niedriger Geschwindigkeit in Hunderten von Nanosekunden zerfallen. (Mehr zur Lebensdauer von Positronium siehe https://physicsworld.com/a/positronium-puzzle-is-solved/ )

In der relativistischen Quantentheorie gibt es eine Erklärung für die Instabilität und die Lebensdauer kann mit Messungen mit hoher Genauigkeit berechnet werden, aber gleichzeitig erfordern die Berechnungen einige Tricks, um mit neuen Problemen mit Energie fertig zu werden - Nettoenergie ergibt sich unendlich (Quanten-IR und UV-Katastrophe) und es muss mit verschiedenen Tricks gehandhabt werden, um vernünftige Ergebnisse zu erzielen. Diese Art funktioniert für einige Probleme, aber weniger für andere (funktioniert nicht für die Vakuumenergiedichte), daher gibt es keine vollständig zufriedenstellende Theorie für diese Dinge.

Elektronen und Positronen sind keine klassischen Einheiten, sie ziehen sich an und bilden für eine Weile ein Positronium , dh einen gebundenen Zustand von Elektron-Positron.

Positronium (Ps) ist ein System, das aus einem Elektron und seinem Antiteilchen, einem Positron, besteht, die zu einem exotischen Atom, insbesondere einem Onium, zusammengebunden sind. Das System ist instabil: Die beiden Teilchen vernichten sich gegenseitig und erzeugen je nach den relativen Spinzuständen zwei oder drei Gammastrahlen. Die Umlaufbahn und die Energieniveaus der beiden Teilchen ähneln denen des Wasserstoffatoms (Elektron und Proton). Aufgrund der reduzierten Masse sind die Frequenzen der Spektrallinien jedoch kleiner als die Hälfte der entsprechenden Wasserstofflinien.

Die quantenmechanische Wahrscheinlichkeit des Durcheinanders (Ihr r geht gegen Null) ist für l = 0 ( l die Drehimpulsquantenzahl) nicht Null, sondern wird durch die Wellenfunktion, die Lösung der Potentialgleichung, zum Quadrat gesteuert. Wenn sie sich überlappen, vernichten sie sich.