Positroniumin annihilaatioenergia

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

http://www.avaruusmgz.info/vol12/kesaku ... onium.html

Elektronin antihiukkanen on nimeltään positroni. Sen ominaisuudet vastaavat elektronia, mutta sillä on postiviinen sähkövaraus, elektronilla on negatiivinen. Kun nämä kaksi hiukkasta törmäävät toisiinsa, tapahtuu annihilaatio, kaikki massa muuttuu energiaksi. Mielenkiintoista tässä on se, että syntyvät kaksi gammasäteilyn fotonia saavat aivan tietyn energian ( tai aallonpituuden), jonka perustella tapahtuma voidaan tunnistaa. Säteilyn aallonpituus on 0,0024 nm tai 511 keV.

Positroni ja elektroni voivat muodostaa lyhytaikaisen, vetyatomia muistuttavan rakenteen. Tällaista "atomia" kutsutaan positroniumiksi (symboli Ps). Se ei kuitenkaan ole pysyvä muoto vaan hiukkaset annihiloituvat lähes välittömästi. Annihilaatio voi tapahtu joko 0,1 nanosekunnissa, jolloin syntyy kaksi gammafotonia, tai 100 nanosekunnin kuluttua jolloin syntyy kolme gammafotonia. Havaintojen mukaan Linnunradassamme esiintyy paljon positroniumia, sillä 511 keV gammasäteilyn aallonpituudella tulevaa säteilyä on runsaasti. Tuoreen tutkimuksen mukaan 93 % tästä gammasäteilystä on peräisin positroniumista.

Haluaisin kysyä että onko myös kolme gammafotonia synnyttävässä positroniumin annihilaatiossa jokaisen kolmen syntyneen fotonin energia 511 keV, vai jakavatko kolme fotonia tuon elektronin ja positronin yhteisen energian 1022 keV:a kolmeen osaan? Jos jokaisen kolmen fotonin energia on 511 keV:a niin mistä kolmas fotoni lainaa energian?

Kommentit (8)

Vierailija
Positive
Haluaisin kysyä että onko myös kolme gammafotonia synnyttävässä positroniumin annihilaatiossa jokaisen kolmen syntyneen fotonin energia 511 keV, vai jakavatko kolme fotonia tuon elektronin ja positronin yhteisen energian 1022 keV:a kolmeen osaan? Jos jokaisen kolmen fotonin energia on 511 keV:a niin mistä kolmas fotoni lainaa energian?

Sekä energian että liikemäärän säilymislaki pätevät: Energia (ja liikemäärä) jakautuvat lopputuotteiden kesken. Kahden fotonin tapauksessa energian ja liikemäärän säilyminen pakottavat molempien fotonien energiaksi 511 keV, mutta kolmen fotonin tapauksessa syntynee jatkuva energiajakauma (korjatkaa jos erehdyn).

Vierailija
nm
1022/3=n.340keV,joka tulee jokaisen fotonin energiaksi.

Onko asia näin varmasti että kolme fotonia ovat samanenergisiä, eikä esimerkiksi niin että yksi fotoni saa 511 keV:a ja kaksi jakavat sen toisen 511 keV:a puoliksi, tai kuten Zalama sanoi jatkuva energiajakauma? Löytyykö tästä jotain kokeellista faktaa?

Vierailija

Edellisen säteilyn aallonpituus on 0,0024 nm tai 511 keV.
Voidaanko tämä aallonpituus saada laskettua todellisena pituutena, niin ettei kyseessä ole mikään todennäköisyysluonteinen asia?

Jos kyseisen säteilyn aallonpituus voidaan laskea 0,0024 nm:ksi, niin voidaanko tätä aallonpituuden arvoa vielä tarkentaa enemmän, niin että oikeita desimaaleja tulisi enemmän tyyliin: 0,00243456... m? Jos aallonpituuden arvoa voidaan tarkentaa, niin onko sivustoa jossa näitä mahdollisimman tarkkoja mitattuja likiarvoja julkaistaisiin? Myös atomien spektriviivojen aallonpituusarvot kiinnostavat, joten jos niitä keskitetysti löytyy jostain sivustosta, olisin enemmän kuin kiitollinen.

Kuinka lyhyitä aallonpituuksia tai muita todellisia kokoja on saatu lasketuksi esimerkiksi säteilylle tai ainehiukkasille, niin että voidaan puhua todellisista mitoista ei jostain todennäköisyysluonteisesta?

Kuinka tarkkaan esimerkiksi protonin tai neutronin koko on voitu laskea ja mitkähän nämä arvot ovat?

Entä millaisessa prosessissa positronium syntyy? Varastaako positroni elektronin vetyatomista, vai kohtaavatko elektroni ja positroni vapaina hiukkasina? Luulisi annihilaatiossa syntyneiden fotonien energian riippuvan elektronin ja positronin alkuperäisistä nopeuksista, jotka voivat tietenkin vapaiden hiukkasten kohdalla vaihdella. Jos taas positroni vuorovaikuttaa atomin elektronin kanssa, energia on kai paremmin kvantittunut tietyn suuruiseksi.

Vierailija

Taitaa positroniumin spektri olla monimutkainen, itse asiassa.

Ja käsitykseni on, että hiukkasten ytimet eivät annihilaatio prosessisissa häviä (kuten ei myöskään hiukkaskiihdyttimissä!), vaan ainoastaan sähkökentät häviävät erilaisen sähkömagneettisen kvanttien (säteilyn) muodossa:

Front form QED(3+1): The spin-multiplet
structure of the positronium spectrum at strong
coupling∗
U. Trittmann
Max–Planck-Institut f¨ur
Kernphysik
Postfach 10 39 80, D–69029 Heidelberg,
Germany

http://citebase.eprints.org/cgi-bin/cit ... th/9706055

Asiaa tutkitaan ilmeisesti paljon nykyään.

Vierailija

Ketjussa "Positronium" aihealueella "Tähtitiede ja avaruus" jäi myöskin moni asia vielä käsittelemättä. On myöskin huomattava, että tämä ns 511 keV gammasäteilyn spektri tulee meille melko laajalla taajuus (energia-) alueella, dopplersiirtymän johdosta.

Vierailija

Valoelektroni ja valopositroni lutoiin kauna sitten viime vuosisadalla selittämään valon synty. Tämäkin oli yritystä palata Einsteinin valohiukaksteoriasta vanhaan aaltoteoriaan. Mainitut ihan vain kaksi kuvitteellsita hiukkasta olivat luonnon aitoa elektronia huomattavasti kevyemmät, laskennallisesti yhteensä noin miljoonasosan aidosta elektronista. Tässä aiheessa ilmeinen vajavuus näemmä on poistettu, on luotu positroni ja positronium, ja nyt syntyy gammasäteilyä, jota epäilemättä aidon elektronin annihilaatiosta seuraisi, jos se olisi totta.

Gammasäteily löydettiin ensin fissiosta, jossa sitä vapautuu, paits
neutroneja. Varsinkin gammasäteilyö vapautuu fuuiossa, jossa siis vapautu aineessa olevia ydinenergian gammakvantteja. Positronium lon näille vain uusi hieno nimi. Tietääkseni moinen aine ei ole varsinaista laitostiedettä, vaan on varsinaisesti senkin kannalta huuhaata.

Aineen sisääss siis on " positroniiumia". Todellisuudessa tunnsutatte tuoll ArKosin ydinenbergiakäösityksen latautuneista ja vapautuvista gammakvanteista oikeaksi. Ja myös Einsteinin. Hän totesi kaavan
E=mc^2 pätevän myös ydinenergiaan. Positroniuminne takaa löytyy
juuri se kaava.

Vierailija
ArKos itse

Tietääkseni moinen aine ei ole varsinaista laitostiedettä, vaan on varsinaisesti senkin kannalta huuhaata.

Kyllä annihilaatioprosessi on ollut kauan tutkimuksen alaisena, ja paljon virheellisiä käsityksiä siitä on esiintynyt.

Se, että vastaavaa säteilyä tulee myöskin avaruudesta, on sentään melko uusi asia, satelliiteilla havaittu sellainen.

Myöskään teoriat (QED) eivät ole antaneet aivan tarkkoja ennusteita. Nyt uusimmat teoriat ilmeisesti pystyvät ainakin syntyvää spektriä jotenkuten ennustamaan. Ja kaavalla E=mc^2 ei kyllä tässä asiassa pitkälle pääse. Schrödingerin yhtälöistä kvanttimuodossa on ilmeisesti kuitenkin apua.

Positronium käy joskus myöskin nimellä alkuaine nolla. Tarkoitatko ArKos että nimi ei ole vielä laitostiedettä, vai mitä.

Uusimmat

Suosituimmat