Warum hat die Spirale eines Positrons in diesem Bild in einer Blasenkammer einen größeren Radius als die eines Elektrons?

Die kleinere Spirale wird von einem Elektron verursacht. Die größere Spirale wird von einem Positron verursacht

Sie haben jedoch die gleiche Masse und Ladungsgröße. Warum also folgt das Positron während dieser Paarbildung einer Spirale, die einen größeren Radius hat?

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Streng genommen kann man NUR von diesem schönen Bild nicht behaupten, dass es sich um Elektron und Positron handelt. Man kann nur sagen, dass Teilchen unterschiedliche Ladungszeichen und den Bruch haben M A S S × S P e e D C H A R G e sieht genauso aus. Weil sie fast die gleiche Anzahl von Umdrehungen haben - das linke Teilchen hat 4 Umdrehungen und das rechte ungefähr 6. Sie brauchen MEHR Daten, dieses Bild allein reicht nicht aus. Und was ist dieser dritte Track, der vom Ursprung der Spiralen kommt? :)
@AsphirDom Im Allgemeinen weiß der Experimentator auch einige Dinge (Dichte und Zusammensetzung) über die Flüssigkeit in der Kammer, die Stärke des Magnetfelds und die Vergrößerung des Bildes, was bedeutet, dass er im Allgemeinen eine sehr gute PID aus dem Bild machen kann.
Es scheint mir, dass sie mit der gleichen Krümmung beginnen. Danach ist die Energieverlustrate anders.

Antworten (3)

In einem Magnetfeld B , ein Teilchen mit Ladung Q bewegt sich in Radiuskreisen

(1) R = M v | Q | “ B “ ,
Wo v ist seine Geschwindigkeit. Die Ausrichtung (im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn) hängt vom Vorzeichen ab Q . Da Elektronen und Positronen die gleiche Masse und entgegengesetzte Ladungen haben, bewegen sich ein Elektron und ein Positron in einem Magnetfeld auf Kreisen mit entgegengesetzter Orientierung. Wenn sie die gleiche Geschwindigkeit haben, bewegen sie sich auf Kreisen gleicher Größe, weil Formel (1) den gleichen Radius ergibt. Aber wenn sie nicht die gleiche Geschwindigkeit haben , haben die Kreise entsprechend unterschiedliche Radien.

Wie @annav sagte, wenn das Elektron und das Positron erzeugt werden, ihre Impulse P = M v haben keinen Grund, gleich zu sein, und man kann entweder ein Elektron mit einem größeren Kreis als das Positron oder das Gegenteil wie in Ihrem Bild beobachten. Der Fall, dass sie genau die gleiche Geschwindigkeit haben, ist höchst unwahrscheinlich.

Ich verstehe, also ist der Unterschied im Radius nur auf den Unterschied in zurückzuführen P und damit ein Unterschied bzgl v des Elektrons und Positrons. Nur aus Interesse, könnte es sein, dass während einer solchen Paarbildung, bei der ein Gammastrahl auf einen Kern trifft, das Positron möglicherweise einen höheren Wert hat? v aufgrund der Abstoßung der positiv geladenen Kerne ... und damit mit einem größeren R als das Elektron?
@Eliza. Ich bin kein Spezialist für Kernphysik und meine Antwort ist möglicherweise unvollständig. Was Sie sagen, scheint richtig zu sein, das Positron sollte durch Abstoßung der Protonen im Kern beschleunigt werden, solange es sich unter der Elektronenwolke des Atoms befindet. Nach dem Verlassen des Atoms behält das Atom, da es neutral ist, seinen Impuls bei. Das Elektron wird durch den Kern auf die gleiche Weise abgebremst. Als Schlussfolgerung sollte es eine höhere Wahrscheinlichkeit geben, ein Positron mit größerem Impuls zu sehen, aber ich habe keine Ahnung, ob dieser Effekt signifikant oder messbar ist. Das Bild ist keineswegs ein Beweis für einen solchen Effekt.
@V.Rossetto Ihre Behauptung über die Kernwirkung auf Positron und Elektron ist falsch. Der Energiegewinn/-verlust, der sich dem Kern nähert, ist symmetrisch zu dem Verlust/Gewinn, der den Kern verlässt. Der größte Unterschied zwischen Elektronen und Positronen ist ihr letztendliches Schicksal: Das Positron wird schließlich mit einem Elektron vernichtet.

Das Elektron und das Positron sind die Materialisierung der Energie eines Gamma/Photons, das (nehmen wir an) ein Proton in einer Wasserstoffblasenkammer trifft. Das Paar kann nicht ohne eine Wechselwirkung im Feld eines anderen Teilchens erzeugt werden, aufgrund von vier Impulserhaltungen im Schwerpunktsystem. Das Photon hat Nullmasse, das Elektron-Positron-Paar ist durch die Masse jedes Teilchens begrenzt: das Massenschwerpunktsystem der e+ e- die invariante Masse der vier Vektoren ist mindestens m_e+ + m_e-.

Energie- und Impulsbilanz ergeben die ursprüngliche Energie des Photons. Als Dreikörperproblem können die drei beteiligten Teilchen den Impuls innerhalb der Beschränkungen der Erhaltungssätze teilen. Die Natur braucht keinen Taschenrechner.

"den Impuls teilen" ... aber warum bekommt das Positron einen größeren Anteil am Impuls? Ich meine, weil es einen größeren Anteil bekommt, bekommt es eine größere kinetische Energie und damit einen größeren Radius ... aber warum kann das bei einem Elektron nicht der Fall sein? Hat es auch mit der Abstoßung zwischen Proton und Positron zu tun? (angenommen, ein Gammastrahl trifft auf einen Kern und es kommt zur Paarbildung)
Wenn Sie eine große statistische Stichprobe derselben Wechselwirkung (in Energie von Gamma) sammeln, könnten Sie Recht haben. Was ein Ereignis sagt, ist vergleichbar mit einem Treffer auf dem Bildschirm eines Doppelspaltexperiments. Es materialisiert die Wahrscheinlichkeit der Wechselwirkung, die eine Freiheit innerhalb der Energie- und Impulserhaltungsgrenzen und des Drehimpulses der Wechselwirkung hat. Man müsste das Problem lösen, um zu sehen, ob die Ladung des Protons eine Rolle spielt.

Dies ist ein sogenanntes „Dreizack“-Ereignis: Ein Gamma wandelt sich im Feld eines Elektrons in der Zielflüssigkeit in ein Elektron-Positron-Paar um. Das Elektron erhält einen ausreichend großen Stoß, um eine eigene Spur zu erzeugen, weshalb zwei Spuren nach rechts und eine (das Positron) nach links gekrümmt sind.

Die Art und Weise, wie die Photonenenergie zwischen den 3 Teilchen aufgeteilt wird, ist zufällig. Es wird nicht gleich geteilt. Es kommt nur vor, dass in diesem Fall das Positron mehr Energie (also mehr Impuls, also größerer Radius) bekommen hat als das niederenergetische Elektron.

Ebenfalls weiter unten gibt es eine separate Gamma-Umwandlung, diesmal der üblichere Fall einer Umwandlung im Feld eines Kerns, der keine Spur hinterlässt, und Elektron und Positron haben unterschiedliche Energien/Impulse/Krümmung.

Warum hat die Spirale eines Positrons in diesem Bild in einer Blasenkammer einen größeren Radius als die eines Elektrons?
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