Was ist der Mechanismus der Teilchen-Antiteilchen-Vernichtung?

Meine Frage ist voller Annahmen, um sie zu minimieren, möchte ich sie in Bezug auf die Vernichtung eines Elektrons und eines Antielektrons stellen.

Wenn ich an Vernichtung denke, denke ich an Elektron und Positron, die sich in Energie verwandeln, wobei die Gesamtenergie die kombinierten Massen plus kinetische Energie darstellt, die jedes Teilchen vor der Kollision und Vernichtung hatte (Annahme 1).

Aber hat das Feld jedes geladenen Teilchens nicht auch einen Energieinhalt und zeigt sich dieser Energieinhalt des geladenen Teilchenfeldes in der Endenergie? Ich habe das aber noch nie gesehen, nur die Summe der Massenenergie. (Annahme 2 evtl.).

Außerdem, wie kommt es, dass die Massen vernichten, wenn sie nicht ANTI zueinander sind. Masse hat kein Gegenteil wie Ladung (oder andere Dinge). Vernichtet die Vernichtung der Ladungen auch irgendwie die Massen und wenn dies der Fall ist, würde das Energie erfordern, also sollte diese Energie irgendwo auftauchen. Oder gibt es ein anderes entgegengesetztes "Ding", das zur Vernichtung von Masse führt?

Physiker dachten früher, dass die Elektronenmasse eigentlich die Trägheit einer sich bewegenden Ladung in einem Feld (oder so ähnlich) sei. Gibt es einen Zusammenhang zwischen Masse und Ladung, sodass die Ladungsvernichtung auch eine Massenvernichtung ist?

Das Elektron und Positron verwandeln sich nicht "in Energie", sondern in zwei Photonen. Die Energie im Feld eines geladenen Teilchens ist Teil der Ruhemasse des Teilchens, weshalb wir Definitionen wie den klassischen Elektronenradius ( en.wikipedia.org/wiki/Classical_electron_radius ) haben, der eine Grenze für das Minimum darstellt Radius, bei dem die klassische Elektrodynamik eine gute Theorie zur Beschreibung von Elektronen sein kann. Das ist etwa dreimal so groß wie ein Proton und etwas größer als die Größe eines schweren Atomkerns. Masse vernichtet nicht, nur Ladung tut es. Die Gesamtmasse-Energie bleibt immer gleich.
@CuriousOne Ja, das wusste ich, bin mir aber nicht sicher, ob die Antwort auf meine Frage mit dieser Antwort zufrieden ist. Was Sie zu sagen scheinen (bestätigen?), Ist, dass die zwischen den beiden Photonen aufgeteilte Energie nichts anderes ist als E C 2 . Wenn Sie also sagen, dass sich die Masse nicht vernichtet, sagen Sie (ich nehme an), dass sie in Bezug auf die Photonenenergie immer noch da ist. Aber was bewirkt, dass die Masse in zwei Photonen umgewandelt wird? Das ist der Kern meiner Frage. Außerdem scheinen Sie zu sagen, dass die Vernichtung der Ladung die Energie des Systems überhaupt nicht ändert. Ist das richtig?
@CuriousOne Oh, ich habe vergessen, meinem Kommentar oben noch etwas hinzuzufügen. Ich hatte den Eindruck, dass die Ruhemasse des Teilchens von der Ladungsenergie getrennt ist und dass der sogenannte "klassische Radius" eine bedeutungslose Sache ist - das heißt, obwohl Sie ihn mit normaler klassischer Physik berechnen können, ist er es tatsächlich keine reale Sache, da das Elektron dann als Punktteilchen betrachtet wird.
Masse-Energie bleibt erhalten. Im Ruhesystem aus langsamen (!) Teilchen werden zwei 511keV-Photonen erzeugt, was eine sehr saubere Signatur ist. Welche Prozesse erlaubt sind, wird durch konservierte Quantenzahlen geregelt. Ein Elektron hat eine Leptonenzahl von +1 und ein Positron ist -1, Photonen sind Null, also die linke und rechte Seite der Gleichung e + P → γ + γ gleicht diese Zahlen aus, genauso wie es Energie und Impuls ausgleicht. Das ist natürlich nicht der einzige erlaubte Prozess. Man kann auch mehr als zwei Photonen erhalten und wenn die Teilchen hohe Impulse hatten, dann können andere schwere Teilchen erzeugt werden.
Eine vollständige Beschreibung aller möglichen Prozesse folgt aus der relativistischen Feldtheorie, genauer gesagt aus dem Standardmodell der Hochenergiephysik. Dass Antiteilchen existieren müssen, die vernichten, folgt ziemlich direkt aus der Tatsache, dass das Universum relativistisch und quantenmechanisch ist. Dass es Elektronen und Positronen mit einer Masse von 511 keV gibt, folgt dagegen noch aus keinem uns bekannten tieferen Prinzip. Genau darum geht es bei der Suche nach der „Theory of Everything“.
Der klassische Elektronenradius ist im Grunde ein Hinweis darauf, dass die klassische Theorie zusammenbricht. Für sich genommen sagt uns das noch nichts über die Lösung des Rätsels, warum die Eigenenergie des Elektrons endlich ist. Dafür mussten wir die Quantenmechanik entwickeln und sie dann auf die Maxwell-Gleichungen anwenden, und selbst dann können wir die Masse des Elektrons nicht aus Grundprinzipien ableiten. In diesem Puzzle fehlen noch viele Teile, weshalb wir Experimente wie den LHC bauen.
@CuriousOne Danke für die Erklärungen. Es hilft, aber ich schätze die Tatsache, dass, da es immer noch Dinge gibt, die niemandem klar sind, sie mir auch nicht klar sein können. Eigentlich ist meine Hauptmotivation, meine schlecht konstruierte Frage zu stellen, herauszufinden, ob es ein tieferes Verständnis für die Methode der Vernichtung gibt, von der ich nichts wusste. Übrigens habe ich dieses Experiment als Student (BS Physik) gemacht. Elektron-Positron-Vernichtung mit (glaube ich) Cäsium 137 und zusammenfallenden Photonenzählern mit einstellbarem Azimut voneinander entfernt. Kann mich aber nicht an allzu viele Details erinnern.
Wenn Sie die Vernichtung im Detail studieren wollten, müssten Sie die Quantenfeldtheorie lernen. Es gibt viele Details, aber es braucht Jahre des Vollzeitstudiums, um es zu beherrschen ... Entschuldigung, aber das ist ernsthaft kompliziert, wie Ihnen jeder Theoretiker sagen kann.
Ich habe kleine Schritte in die Quantenfeldtheorie getan. Ich habe eine eher absteigende Bibliothek und bin einigermaßen geschickt in Tensornotation, 4-Vektoren, Tensorform von Euler-Lagrange und arbeite mit einigen der Dirac-Gleichungen, KG und anderen. Aber andere Interessen im Ruhestand halten mich genug beschäftigt, um zu verhindern, dass es sich um ein Vollzeitstudium handelt, sodass ich es wahrscheinlich nie annähernd meistern werde.

Antworten (2)

Hier ist die Elementarteilchentafel, aus der alle anderen aufgebaut sind, das Standardmodell der Teilchenphysik.

Elementteil

Das zeigt die konservierten Quantenzahlen, die die Teilchen charakterisieren (Spalten und Zeilen haben auch Quantenzahlen zugewiesen) plus die gemessenen Massen. Die Quantenzahlen müssen "vernichten", um ein Vernichtungsereignis zu haben, dh sie sollten nach der Vernichtung 0 werden. Masse ist keine Quantenzahl, sondern eine „Länge“ im Energie-Impuls-Vektor der Teilchen. Die Erhaltung der Quantenzahlen bei Wechselwirkungen ermöglicht es, dass die Masse invariant bleibt. Wenn Quantenzahlen vernichtet werden, gibt es keine andere Einschränkung für den Gesamtenergieimpulsvektor als die Energieerhaltung, und die Produkte ermöglichen dies.

Hier ist ein Feynman-Diagramm der e+e-Vernichtung

e+e-

Es gibt keine zusätzliche Energie außer den vier Vektoren jedes ankommenden Leptons. Charge ist hier nur ein Zahlenzählattribut.

Hier ist e+e- Vernichtung, wenn die Energien groß genug sind, um ein Myonenpaar zu erzeugen

e+e- zu mu mu

und ein komplizierteres in b bbar jets

eebb

Bei allen vernichten sich die Quantenzahlen links und neue Quantenzahlen ab 0 bilden Paare mit entgegengesetzten Quantenzahlen, entsprechend den Wahrscheinlichkeiten für die Wechselwirkung bei dieser Energie.

Kurz gesagt: Es sind die Quantenzahlen, die vernichtet werden / 0 , wodurch der Energieimpuls vier Vektoren freigesetzt wird, um ihre Kreativität zu zeigen :)

Wetten, dass Sie mich hier rätseln könnten ... physical.stackexchange.com/q/217191/10319

Ich habe eine Arbeit geschrieben , in der ich zeige, dass das elektrische Feld eines geladenen Teilchens als aus zwei Quanten zusammengesetzt beschrieben werden kann. Zwei Arten von Quanten reichen aus, um das elektrische Feld, das magnetische Feld und Photonen zu beschreiben. Es wurde gezeigt, warum das Elektron nicht in den Kern fällt und warum zwischen Teilchen und Antiteilchen Vernichtung stattfindet. Eine tiefere Erklärung habe ich in der Arbeit über komplexe eindimensionale Strukturen im Raum gegeben . Aber aufgrund meines schlechten Englisch kann ich es nicht übersetzen.

Nach der Idee des elektrischen, magnetischen und EM-Feldes von zwei Quanten beinhaltet die Vernichtung die vollständige Umwandlung der elektrischen Felder beider Teilchen in EM-Strahlung.

Ich verstehe, dass die Wissenschaft einigen Grundwahrheiten folgt. Eine tiefergehende Erklärung zu formulieren, stößt auf Widerstand. Allerdings ist der Widerstand, der sich auf die Aussage beschränkt, dass dies nicht gelehrt wird, erbärmlich. Ein Beispiel, in dem die neue Sicht ad absurdum geführt wird, wäre hilfreich.
Ihre Arbeit unternimmt keinen Versuch, ihre Ideen mit Experimenten zu verbinden oder zu demonstrieren, dass experimentell beobachtete Ergebnisse dadurch besser erklärt werden können als durch derzeit akzeptierte Modelle. Daher ist es nicht möglich, es als Physik ernst zu nehmen. Das ist die Messlatte, die alle neuen Theorien überwinden müssen.
@paisanco Es gibt mehrere Aspekte, die ich interessant finde. Erstens das Postulat, dass das elektrische Feld endlich ist. Was sind die Konsequenzen für die Renormierung bei QED? Zweitens das Postulat, dass das elektrische Feld tatsächlich eine Feldlinienstruktur hat und die Wechselwirkung zwischen Elektron und Kern dadurch begrenzt wird. Drittens das Postulat, dass, wenn ein Photon von einem Elektron absorbiert wird, die Photonenquanten sich auf dem Elektron ansammeln, seine Masse erhöhen und seine Ladung überdecken.
Was ist der Mechanismus der Teilchen-Antiteilchen-Vernichtung?
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