Párképződés, majd pozitronannihiláció

Az animáció magáért beszél (eléggé hangosan :). A felvillanó atommag szerepe – erről szól az Info gomb érintésére előbukkanó megjegyzés is – az energia- és impulzusmegmaradás biztosítása. A mag azáltal tölti be feladatát, hogy közben egy csöppet bemozdul:

Ez a mag által elősegített párkeltés, ill. párképződés. Idegen test segítségére azért van szükség, mert a foton esetében az energia és az impulzus arányos egymással. Egy nullánál nagyobb tömegű (nemrelativisztikus) részecske esetében viszont az energia az impulzus négyzetével arányos. Ezért az impulzusmegmaradás feltételeit nehezebb összehangolni az energiamegmaradáséval, ha a folyamatban foton is és más test is aktívan részt vesz. Egy “passzív” szereplő azonban – egy kis lökést átvéve – lehetővé teheti az impulzusmegmaradást és ezzel a folyamat végbemenetelét. A GIF-en látható elmozdulások természetesen nem arányhűen tükrözik a valóságot, csupán vizuális emlékeztetőként szolgálnak arra, hogy mi is történik.

Az animáció arra is emlékeztet, hogy ha párképződés következik be, akkor azt hamarosan annihiláció is fogja követni, hiszen a pozitron az elektron antirészecskéje, s mint ilyen, termalizálódás után (vagyis a ps-ns időléptékben) – szabadon vagy pozitróniumképződés után – annihilálódni fog egy elektronnal. Leggyakrabban (mint az animációban is) ez 2γ-annihilációt jelent. Minthogy a lelassult pozitron annihilációjakor keletkező fotonok nem sok impulzust “örökölnek” az elhunyt szülőktől (elektron + pozitron), gyakorlatilag egyenes szöget zárnak be egymással. Ezért a párképződést jellemzően 0,51 MeV-es annihilációs sugárzás kíséri, mely megfelel egy elektron, ill. egy pozitron tömegének:

A Flash animáción az annihilációs fotonok nincsenek pontosan egyenes szögbe állítva, ti. érzékeltetni akartam, hogy a pozitron impulzusának meg kell maradnia. Ezt csak túlzás árán lehetett elérni, mert a maradék impulzus hatása valójában szemmel észrevehetetlen volna.