Wenn ein Teilchen und sein Antiteilchen bei Kontakt annihilieren, wie bilden sie gebundene Zustände?

Ich lese über einige alte Entdeckungen in der Teilchenphysik und frühe Collider-Experimente aus Perkins Introduction to High Energy Physics. Allerdings habe ich nicht alle Antworten auf meine Fragen bekommen.

Wenn zwei Elektronen- und Positronenstrahlen frontal zusammenstoßen, kann die Kollision verschiedene Quark-Antiquark-Meson-Zustände erzeugen, die als Quarkonium bezeichnet werden . Zum Beispiel, e − e + Vernichtungen haben verschiedene hervorgebracht C C ¯ Und B B ¯ mesongebundene Zustände wurden kollektiv als Charmonium bzw. Bottomonium bekannt . Das stabilste Charmonimum ist J / ψ und Bottomonium ist Υ . Toponium-Zustände existieren nicht, da Top-Quarks zu schnell zerfallen, um Mesonen zu bilden. Es gibt auch gebundene Zustände von e + e − Und μ + μ − , bzw. Positronium und Myonium genannt.

Wenn sich Teilchen und Antiteilchen gegenseitig vernichten, wie kann es dann überhaupt zu einem gebundenen Zustand kommen?

Haben Sie sich über Positronium und Myonium informiert ? NR-gebundene Zustände stellen sicher, dass das UP den üblichen QM-Abstoßungsdruck für die Bildung solcher "Atome" liefert; aber ihre Bestandteile zerfallen schwach mit sehr unterschiedlichen Geschwindigkeiten.
@CosmasZachos Danke für den Link zu Myonium und für den Kommentar zu seiner Stabilität. Irgendeine Idee, wie man einen NR-gebundenen Zustand herstellt e − e + Welche Bestandteile sind stabil? Wenn e − e + vernichtet und wenn es einen gebundenen Zustand macht?
Der Artikel über Positronium beschreibt das. Produktionsmechanismen erfordern eine QED-Berechnung, vermute ich ... Der Zerfall auf 3 Photonen ist in WP und darin enthaltenen Referenzen detailliert beschrieben.

Antworten (1)

Ein gebundener Zustand ist für eine Weile möglich, da Teilchen und Antiteilchen räumlich getrennt und nicht nennenswert „in Kontakt“ sind. Sie können sich vorstellen, dass sie sich gegenseitig umkreisen; ihre kinetische Energie und ihr Drehimpuls halten sie auseinander. Aber genau wie in einem Wasserstoffatom werden sie wirklich durch Wellenfunktionen beschrieben. Irgendwann vernichten sie sich, weil sich ihre Wellenfunktionen etwas überlappen und es eine kleine Wahrscheinlichkeit gibt, dass sich Teilchen und Antiteilchen zur gleichen Zeit am selben Punkt befinden. Der gebundene Zustand hat also eine Zerfallswahrscheinlichkeit und eine endliche durchschnittliche Lebensdauer.

Ich bin mir nicht sicher, aber vielleicht wäre es etwas besser zu sagen, dass die Wellenfunktion des Systems eine Wahrscheinlichkeitsdichte ungleich Null aufweist, dass die beiden Teilchen am selben Punkt existieren.
Wenn ein Teilchen und sein Antiteilchen bei Kontakt annihilieren, wie bilden sie gebundene Zustände?
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