Каков механизм аннигиляции частиц против частиц?

Мой вопрос загружен предположениями, поэтому, чтобы свести их к минимуму, я хотел бы задать его в отношении аннигиляции электрона и антиэлектрона.

Когда я думаю об аннигиляции, я думаю об электроне и позитроне, превращающихся в энергию, где полная энергия представляет собой объединенные массы плюс кинетическую энергию, которую каждая частица имела до столкновения и аннигиляции (предположение 1).

Но разве поле каждой заряженной частицы тоже не имеет энергосодержания и проявляется ли это энергосодержание поля заряженной частицы в конечной энергии? Однако я никогда не видел этого, только сумму массовой энергии. (возможно предположение 2).

Кроме того, как же аннигилируют массы, если они не АНТИ друг к другу. У массы нет противоположности, как у заряда (или других вещей). Аннигиляция зарядов также как-то аннигилирует массы, и если это так, то это потребует энергии, так что эта энергия должна где-то проявляться. Или есть какая-то другая противоположная «вещь», которая приводит к аннигиляции массы?

Раньше физики думали, что масса электрона на самом деле является инерцией движущегося заряда в поле (или что-то в этом роде). Существует ли какая-то связь между массой и зарядом, при которой аннигиляция заряда является также аннигиляцией массы?

Электрон и позитрон превращаются не «в энергию», а в два фотона. Энергия в поле заряженной частицы является частью массы покоя частицы, поэтому у нас есть такие определения, как классический радиус электрона ( en.wikipedia.org/wiki/Classical_electron_radius ), который является отсечкой для минимального радиус, при котором классическая электродинамика может быть хорошей теорией для описания электронов. Это примерно в три раза больше размера протона и немного больше размера тяжелого ядра. Масса не аннигилирует, только заряд. Суммарная масса-энергия всегда остается неизменной.
@CuriousOne Да, я знал это, но не уверен, удовлетворяет ли этот ответ ответ на мой вопрос. Кажется, вы говорите (подтверждаете?), что энергия, разделенная между двумя фотонами, есть не что иное, как Е с 2 . Таким образом, когда вы говорите, что масса не аннигилирует, вы говорите (я полагаю), что она все еще существует с точки зрения фотонной энергии. Но что заставляет массу превращаться в два фотона? В этом суть моего вопроса. Кроме того, вы, кажется, говорите, что аннигиляция заряда вообще не меняет энергию системы. Это правильно?
@CuriousOne О, я забыл добавить еще кое-что к моему комментарию выше. У меня сложилось впечатление, что масса покоя частицы отделена от энергии заряда и что так называемый «классический радиус» — это бессмысленная вещь, то есть, хотя вы можете вычислить его, используя обычную классическую физику, на самом деле это не реальная вещь, учитывая, что тогда электрон считается точечной частицей.
Масса-энергия сохраняется. В остальной системе медленных (!) частиц рождаются два фотона с энергией 511 кэВ, что является очень чистой сигнатурой. Какие процессы разрешены, регулируются сохраняющимися квантовыми числами. Электрон имеет лептонное число +1, а позитрон -1, фотоны равны нулю, поэтому левая и правая части уравнения е + п → γ + γ уравновешивает эти числа так же, как уравновешивает энергию и импульс. Конечно, это не единственный разрешенный процесс. Также можно получить более двух фотонов, и если частицы имели большие импульсы, то могут быть созданы и другие тяжелые частицы.
Полное описание всех возможных процессов следует из релятивистской теории поля, точнее из стандартной модели физики высоких энергий. То, что аннигилирующие античастицы должны существовать, прямо следует из того факта, что Вселенная является релятивистской и квантово-механической. С другой стороны, существование электронов и позитронов с массой 511 кэВ не следует из какого-либо известного нам более глубокого принципа. Именно в этом заключается поиск «Теории всего».
Классический радиус электрона в основном указывает на то, что классическая теория не работает. Само по себе оно ничего не говорит нам о решении загадки, почему собственная энергия электрона конечна. Для этого нам пришлось разработать квантовую механику, а затем применить ее к уравнениям Максвелла, и даже тогда мы не можем вывести массу электрона из первых принципов. В этой головоломке все еще не хватает многих частей, поэтому мы строим такие эксперименты, как LHC.
@CuriousOne Спасибо за объяснения. Помогает, но я догадываюсь, что раз есть еще вещи, которые никому не понятны, то они могут быть непонятны и мне. На самом деле, моя главная мотивация задать свой плохо построенный вопрос состоит в том, чтобы выяснить, есть ли более глубокое понимание метода уничтожения, о котором я не знал. Между прочим, я проводил этот эксперимент будучи студентом бакалавриата по физике. Электронно-позитронная аннигиляция с использованием (кажется) цезия-137 и совпадающих счетчиков фотонов с регулируемым азимутом отдельно друг от друга. Хотя не могу вспомнить слишком много деталей.
Если вы хотите подробно изучить аннигиляцию, вам придется изучить квантовую теорию поля. Там много деталей, но чтобы освоить их, требуются годы полного обучения... извините, но это очень сложно, как вам скажет любой теоретик.
Я сделал первые шаги в квантовой теории поля. У меня есть довольно приличная библиотека, и я достаточно хорошо разбираюсь в тензорной нотации, 4-векторах, тензорной форме Эйлера-Лагранжа и работаю с некоторыми уравнениями Дирака, КГ и другими. Но другие интересы во время выхода на пенсию заставляют меня быть достаточно занятым, чтобы это не было полноценным изучением, поэтому я, вероятно, никогда не приблизился к тому, чтобы освоить его.

Ответы (2)

Вот таблица элементарных частиц, из которой строятся все остальные, стандартная модель физики элементарных частиц.

элементная часть

Который показывает сохраняющиеся квантовые числа, которые характеризуют частицы (столбцам и строкам также присвоены квантовые числа), плюс измеренные массы. Квантовые числа должны «аннигилировать», чтобы произошло событие аннигиляции, т. е. после аннигиляции они должны стать равными 0. Масса — это не квантовое число, это «длина» в векторе энергии-импульса частиц. Сохранение квантовых чисел во взаимодействиях позволяет массе оставаться неизменной. Если квантовые числа аннигилируют, то на вектор импульса полной энергии не накладывается никаких ограничений, кроме сохранения энергии, и произведения допускают это.

Вот фейнмановская диаграмма e+e- аннигиляции

е+е-

Нет никакой дополнительной энергии, кроме четырех векторов каждого входящего лептона. Charge — это просто атрибут подсчета чисел.

Вот e + e- аннигиляция, когда энергии достаточно велики, чтобы создать мюонную пару

е+е- то му му

и более сложный - в струи бббар

eebb

Во всех этих случаях квантовые числа аннигилируют слева, а новые квантовые числа от 0 создают пары с противоположными квантовыми числами в соответствии с вероятностями взаимодействия при этой энергии.

В двух словах: аннигилируют квантовые числа/0 , освобождая четыре вектора импульса энергии для проявления своего творчества :)

Спорим, вы могли бы разгадать мне эту загадку.. physics.stackexchange.com/q/217191/10319

Я написал статью , в которой показал, что электрическое поле заряженной частицы можно описать как состоящее из двух квантов. Для описания электрического поля, магнитного поля и фотонов достаточно двух типов квантов. Было показано, почему электрон не падает на ядро ​​и почему между частицей и античастицей происходит аннигиляция. Более глубокое объяснение я дал в статье о сложных одномерных структурах в пространстве . Но из-за моего плохого английского я не могу его перевести.

Следуя представлению об электрическом, магнитном и ЭМ поле от двух квантов, аннигиляция включает полное преобразование электрических полей от обеих частиц в ЭМ излучение.

Я понимаю, что наука следует некоторым фундаментальным истинам. Формулирование более глубокого объяснения встречает сопротивление. Однако сопротивление, ограничивающееся заявлением, что этому не учат, жалко. Пример, в котором новая точка зрения доведена до абсурда, был бы полезен.
В вашей статье не предпринимается попытка связать свои идеи с экспериментом или продемонстрировать, что экспериментально наблюдаемые результаты лучше объясняются ею, чем принятыми в настоящее время моделями. Таким образом, это нельзя воспринимать всерьез как физику. Это планка, которую должны преодолеть все новые теории.
@paisanco Есть несколько аспектов, которые я нахожу интересными. Во-первых, постулат о конечности электрического поля. Каковы последствия перенормировки в КЭД? Во-вторых, постулат о том, что электрическое поле действительно имеет структуру силовых линий и этим ограничивается взаимодействие между электроном и ядром. Третий постулат, что когда фотон поглощается электроном, кванты фотона накапливаются на электроне, увеличивают его массу и покрывают его заряд.
Каков механизм аннигиляции частиц против частиц?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v