Почему фотон не может производить электрон и позитрон в космосе или в вакууме?

час с λ "=" К е + К п + 2 м е с 2
может быть уравнением сохранения энергии для фотона с длиной волны λ распадаясь на электрон и позитрон с кинетической энергией К е и К п и энергия массы покоя м е с 2 .

Почему этот распад не происходит в космосе или в вакууме?

h постоянная Планка, N=c / λ,k(e-)кинетическая энергия электрона,кинетическая энергия позитрона,m0c^2=.511

Ответы (6)

Вы не можете одновременно сохранять энергию и импульс.

Пусть у фотона есть энергия Е γ "=" п γ с а электрон имеет энергию Е − 2 "=" п е 2 с 2 + м е 2 с 4 и аналогичное выражение для позитрона. Предположим, что электрон и позитрон удаляются от места взаимодействия под углом 2 θ между ними.

Сохранение энергии.

п γ с "=" ( п е 2 с 2 + м е 2 с 4 + ( п п 2 с 2 + м е 2 с 4 ,
но мы знаем, что п п "=" п е из сохранения импульса, перпендикулярного первоначальному направлению фотона. Так
п γ "=" 2 п е 2 + м е 2 с 2

Теперь сохраняем линейный импульс в исходном направлении фотона.

п γ "=" п е потому что ⁡ θ + п п потому что ⁡ θ "=" 2 п е потому что ⁡ θ

Приравнивая эти два выражения для импульса фотона, мы имеем

п е потому что ⁡ θ "=" п е 2 + м е 2 с 2
потому что ⁡ θ "=" 1 + м е 2 с 2 / п е 2
Как потому что ⁡ θ не может превышать 1 мы видим, что это невозможно.

Допустим, фотон создал пару массивных частиц. Должна существовать система отсчета («центр масс»), в которой суммарный импульс двух частиц равен нулю. Таким образом, по закону сохранения импульса в той же системе отсчета фотон должен иметь нулевой импульс. Но фотон не может иметь нулевой импульс, потому что тогда он имел бы нулевую энергию. Таким образом, импульс не сохраняется в системе центра масс и, в силу лоренц-инвариантности, не сохраняется во всех системах отсчета. Следовательно, процесс невозможен.

В принципе, вы можете наблюдать создание материи в вакууме:

https://en.wikipedia.org/wiki/Швингер_лимит

И строятся мощные лазеры, чтобы показать это в экспериментах:

https://eli-laser.eu/science-applications/high-fields-physics/

Принцип неопределенности представляет собой неравенство, поэтому импульс, умноженный на c, умноженный на косинус, который представляет собой энергию, можно сделать равным энергии импульса и массы покоя объединенных электрона и позитрона. закон сохранения энергии и импульса выполняется с использованием принципа неопределенности.

Этот процесс в вакууме нельзя измерить напрямую, в отличие от реальных измерений частиц на массовой оболочке, что и показывает ваш пример. Покажите мне, что ваш процесс можно проследить в вакууме. Согласно вашему ответу, посмотрите на окончательное уравнение. Поскольку процессы в вакууме не прослеживаются, уравнение следует читать 2 Δ п с 2 потому что 2 больше или равно [ ℏ / 2 Δ т ] 2 . 2 Δ п с 2 "=" ( Е н е р г у ) 2 что для равенства приводит к потому что 2 "=" 1. А фотон, ведущий в электрон-позитронное состояние, может быть связан с л "=" 0 , с "=" 1 и имеет нечетную четность сопряжения заряда. Зарядовое сопряжение фотона равно -1 n фотонов с н "=" 1 , 3 , 5 , . . . . . "=" − 1 странно. Позволять н "=" 1 фотон. Это фундаментальная симметрия.

Принцип неопределенности позволяет совместить энергию и импульс и процесс может происходить в вакууме.

Почему фотон не может производить электрон и позитрон в космосе или в вакууме?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v