Was passiert mit den elektrischen Feldlinien, wenn ein Elektron und ein Positron kollidieren? [Duplikat]

Vor einem Monat habe ich meinen Kurs in klassischer Elektrodynamik begonnen. Ich kenne die Feldlinien bewegter Ladungen. Aber ich habe diese Frage: Wenn ein Elektron und ein Positron in einiger Entfernung voneinander angeordnet sind und angenommen wird, dass die elektrische Kraft „irgendwie“ groß genug ist, um sie aufeinander zu zu beschleunigen, was passiert dann mit den elektrischen Feldlinien, nachdem die beiden kollidiert sind? Die Nettoladung wird 0 und unter Berücksichtigung der Tatsache, dass Photonen freigesetzt werden, ist meine Frage, was mit dem elektrischen Feld passiert?

Bearbeiten - Ist es also so, dass das elektrische Feld außerhalb des Radius ct existiert und innerhalb des Kreises des Radius ct Null ist, dessen Durchmesser mit der Zeit zunimmt und sich im Raum ausbreitet?

Das elektrische Feld in der Nähe der früheren Ladungen verschwindet und das weit entfernte elektromagnetische Feld breitet sich weiter aus, bis die Photonen von etwas absorbiert werden. Um die Photonen zu beschreiben, müsste man natürlich auf die Quantenelektrodynamik ausweichen. In diesem Zusammenhang ist es wahrscheinlich sinnvoll, über das klassische em-Feld als Annäherung an das Quantenfeld nachzudenken. Für große Ladungskörper ist das Feld klassisch, aber in der Nähe eines Elektrons (dh in Abständen, die dem klassischen Elektronenradius entsprechen) ist es nicht.
@CuriousOne Das elektrische Feld und das elektromagnetische Feld sind also von gleicher Natur, sie können ineinander umgewandelt werden? Der Schnitt eines elektrischen Feldes von seiner Quelle wandelt das ferne elektrische Feld in Photonen um?
@HolgerFiedler: Glaubst du, ich habe das gesagt?
@CuriousOne In einem Volumen, das weit von einer elektrisch geladenen Quelle entfernt ist, gibt es also ein elektrisches Feld, und während eines Vernichtungsprozesses wird dieses elektrische Feld in EM-Strahlung zerlegt, nicht wahr?
@HolgerFiedler: Du hast eine interessante Vorstellungskraft.
@CuriousOne Für mich ist das ok. Ich kann Ihnen versprechen, dass ich meine Hypothese über komplexe eindimensionale Strukturen des Raums vergessen werde , wenn Sie sie als Wissenschaftler kritisiert haben.
E-Felder sind selbst EM-Felder, sie konvertieren nicht von E-Feld zu EM, weil sie es sind. Obwohl manchmal die Magnetfeldkomponente nicht erkannt werden konnte, wird nur das E-Feld von EM gemessen, aber das B-Feld begleitet das E-Feld immer noch und wartet darauf, geweckt zu werden, wenn das E-Feld zeitlich variiert.

Antworten (1)

Das Elektron und das Positron sind zwei Punktladungen mit entgegengesetztem Vorzeichen, und da die Feldlinien klassischerweise eine symbolische Darstellung der Ladung sind, werden, wenn die Ladung Null wird, keine elektrischen Feldlinien von der Stelle ausgehen, an der sich die beiden Punktteilchen überlappen.

ABER Elektronen und Positronen sind quantenmechanische Teilchen und wenn nah genug dran, muss die klassische Elektrodynamik durch quantenmechanische Gleichungen ersetzt werden.

Bei den niedrigen Energien, die Sie diskutieren, können sie, wenn sie nahe genug kommen, im Potential des anderen hängen bleiben und ein Positronium bilden , ähnlich dem Wasserstoffatom. . Dies hat Energieniveaus und die Vernichtung wird von einem dieser Energieniveaus aus geschehen.

Das Postron und das Elektron werden Wahrscheinlichkeitsorte sein, Orbitale genannt , und diese werden, abhängig von den Quantenzahlen der Energieniveaus, Asymmetrien haben, die elektrische Dipol- und Multipolfelder zulassen, solange das Positronium intakt überlebt. Es wird sich schnell in zwei Photonen vernichten, die elektrische und magnetische Feldinformationen in ihren komplexen Wellenfunktionen tragen und die Quantenzahlen, Energie und Impuls und Drehimpuls ausgleichen.

Die Berechnungen für die Vernichtungswahrscheinlichkeit können nur mit Hilfe der Quantenelektrodynamik , QED, genau durchgeführt werden.

EDIT nach Kommentar.

Aber was passiert, wenn sie kollidieren oder wenn wir annehmen, dass wir sie irgendwie kollidieren lassen?

Es gibt Experimente mit Elektron-Positron-Collidern, bei denen die Teilchen eine höhere Energie haben (nicht wie in Ihrer Frage bei null kinetischer Energie beginnen). Auch hier wird die Kollisionsdynamik erfolgreich mit QED modelliert. Wenn Elektronen an Positronen gestreut werden, öffnen sich bei genügend Energie andere Kanäle und die Streuung erzeugt Teilchen und Resonanzen, dh Elektron und Positron "verschwinden" und andere Elementarteilchen kommen heraus.

So sieht der Querschnitt für diese Streuung aus.

e+e-

die obere Abbildung, gehen Sie zum Link für die Bildunterschrift.

Es bedarf einer ernsthaften Untersuchung der QED, um diese Streuungen zu verstehen.

Für den einfachen Fall der Vernichtung von zwei Photonen gilt das Feynman-Diagramm, das die Wahrscheinlichkeit dafür definiert

e+e-zu Gamma Gamma

Das e- strahlt ein Photon aus und wird virtuell und trifft auf das e+ und vernichtet sich zu einem anderen Photon, wodurch Impuls und Energie im Massenzentrumssystem erhalten bleiben. Es hat keine Bedeutung, in diesem Kontext des quantenmechanischen Rahmens von Feldern zu sprechen. Auch hier werden die beiden Photonen in ihrer komplexen Wellenfunktion Informationen über elektrische und magnetische Felder haben, aber das klassische Bild funktioniert auf dieser Ebene nicht.

Aber was passiert, wenn sie kollidieren oder wenn wir annehmen, dass wir sie irgendwie kollidieren lassen? Was passiert zu diesem Zeitpunkt mit dem Feld. Verschwindet es einfach an dem Punkt, der überall sonst außerhalb eines Kreises mit dem Radius ct bleibt ( c ist die Lichtgeschwindigkeit )
Diese Antwort geht nicht auf die Frage ein.
Was passiert mit den elektrischen Feldlinien, wenn ein Elektron und ein Positron kollidieren? [Duplikat]
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