Аннигиляция – это уничтожение. Именно так переводится данный термин с латыни. В этой статье мы постараемся рассмотреть значение термина и определить для себя его свойства и характеристику. Также будет уделено немного внимания превращению материи на разных уровнях структуризации Вселенной.
Общие данные
Аннигиляция представляет собою реакцию, сопровождающую переход частиц и античастиц в другие их виды, отличные от исходных компонентов взаимодействия. Другими словами, это превращение, которое начинается в случае столкновения частичек материи и антиматерии.
Самым известным и изученным явлением аннигиляции является взаимодействие таких частиц и античастиц, как электрон и позитрон.
Если такие элементарные частички сталкиваются при значении низких энергий или в связанном состоянии – позитронии, то образуются новые «фрагменты» мироздания: это приводит к возникновению двух или трех фотонов. Конечная цифра зависит от того, как ориентированы спины электронов и позитронов. В случае, когда порядок энергии достигает нескольких МэВ, электрон-позитронным парам предоставляется возможность провести многофотонную аннигиляцию. Адроны – частицы, подверженные сильному взаимодействию, чаще всего «рождаются» при достижении значения энергии в несколько сотен МэВ.
О материи и антиматерии
Аннигиляция – это взаимодействие материи и антиматерии. Но что она собой представляет?
Чаще всего ей приписывают загадочные и мистические значения. Однако таковыми они не являются на самом деле. Это стараются показать популяризаторы науки, такие как, например, Дэн Браун в своей книге «Ангелы и Демоны».
Для каждой частицы есть античастица. Существуют и такие элементы материи, которые являются античастицей самим себе, однако для этого необходимо удовлетворение некоторым условиям, определяющим их свойства (к примеру, нейтральность электрического заряда). Электрон и протон имеют антиматериального оппонента с противоположным зарядом. Нейтрон – особая нейтральная частица, не являющаяся античастицей себя же. Это обусловлено тем, что в нейтроне больше кварков, чем антикварков, а в антинейтроне наблюдается обратная картина структуры.
Чаще всего в физике не используют приставку «анти», так как, исходя из контекста диалога или записи, ясно, о чем идет речь. Например, взаимодействие мюона и антимюона часто называют просто мюонной парой или, говоря о распаде структуры на кварки и антикварки, говорят лишь о кварковом распаде, без упоминания обоих.
Эксплуатация теории относительности
Аннигиляция – это метод перевода энергий покоя (E0), которой обладают частицы, в кинетическую энергию, которая является продуктом реакции. В случае столкновения частицы и ее «антипода» происходит взаимное уничтожение обеих. В ходе такой реакции высвобождается огромнейшее количество энергетических ресурсов: E=2E0 = 2mc2, где 2E0 - это характеристика энергии покоя, с – скорость движения фотонов в пространстве вакуума, а m – это масса.
Исходя из формулы выше, можно сделать подсчет выделения энергии, например, для значения 1 кг. В ходе взаимодействия такой массы антиматерии с материей будет выделено 1.8*1017. Это число эквивалентно энергетическому выделению, наблюдаемому в ходе взрыва 42.96 мегатонн тринитротолуола. Данное ядерное оружие по сей день является самым мощным средством уничтожения, когда-либо взрывавшимся на планете.
Рисунок ниже - это общая иллюстрация столкновения аннигиляции электрона и позитрона. Ее называют диаграммой Фейнмана.
Мюон и антимюон
Аннигиляция – это превращение материи и антиматерии. Это равносильно для любых уровней элементарной структуры мироздания. Допустим, у нас в определенном ограниченном пространстве есть мюон и антимюон, которые пребывают в практически покоящемся состоянии. Энергия этого пространства будет соответствовать энергетическому потенциалу массы мюона и его «антипода». Говоря «практически», мы подразумеваем опускание значения электрического поля. Если масса мюона – это М, то энергия его массы равна M = c2. Это же равносильно и для антимюона. Энергия и масса между собою связаны.
Дальнейшие превращения
Аннигиляция – это своего рода переход от одного состояния материи к другому.
Реакцией, демонстрирующей превращение материи на разных уровнях организации, служит взаимодействие мюона и антимюона. Оно приводят к образованию электрона и позитрона посредством «рождения» других элементарных частиц, взаимодействующих между собой и образующих e- и e+.
Мюон и фотон вместо того, чтобы превратится в фотоны, переходят в позитроны и электроны.
Если e- или e+ находятся в состоянии покоя, то они будут «перетекать» в форму фотона в точно таком же виде, как это делают мюоны и антимюоны.
Важно также будет знать о том, что антиэлектроны и электроны могут переходить в мюоны и антимюоны. Однако для этого необходимо соблюдение определенного обстоятельства - e- и e+ должны обладать большой энергией движения и сталкиваться между собой с огромной силой. «Стычка» частиц возможна только в случае наличия энергии, упомянутой здесь, в предельно огромных значениях.
