Annichilazione

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Diagramma di Feynman dell'annichilazione di un positrone e un elettrone in un fotone gamma, che poi ri-decade in un positrone ed un elettrone attraverso il processo di produzione di coppia.

In fisica l'annichilazione (distruzione totale o completa scomparsa di un oggetto, dal latino nihil, niente) è il risultato dell'incontro di una particella subatomica con la sua antiparticella.[1]

Quando ciò avviene entrambe le masse vengono totalmente convertite in energia. Poiché l'energia e la quantità di moto, o momento, devono essere conservate, l'energia liberata è utilizzata per creare altre particelle e antiparticelle, tali che la somma della loro energia e momento siano esattamente uguali a quella delle particelle originarie. Un metodo semplice per trattare questo aspetto dell'annichilazione è offerto dai quadrivettori della relatività ristretta.

L'annichilazione di particelle a bassa energia (ad esempio un elettrone con un anti-elettrone, o positrone) solitamente produce due o più fotoni gamma, i quali hanno più probabilità di essere generati poiché hanno massa a riposo nulla:

Invece negli acceleratori di particelle ad alta energia (ad es. l'LHC del CERN), una gran quantità di particelle esotiche pesanti vengono generate come evento secondario dell'annichilazione, anche se la loro durata di vita è limitatissima.

Esempi di annichilazione[modifica | modifica wikitesto]

Annichilazione elettrone-positrone[modifica | modifica wikitesto]

Exquisite-kfind.png Lo stesso argomento in dettaglio: Annichilazione elettrone-positrone.

Quando un elettrone di bassa energia si annichila con un positrone (anti-elettrone) di bassa energia possono produrre solo due fotoni gamma, poiché l'elettrone e il positrone non hanno energia sufficiente a produrre particelle con massa maggiore. Inoltre la conservazione dell'energia e dell'impulso impedisce la creazione di un singolo fotone. Sia l'elettrone che il positrone hanno un'energia a riposo (cioè una massa) di circa 511 KeV. Quando avviene l'annichilazione fra elettrone e positroni la massa delle due particelle è convertita totalmente in energia. L'energia a riposo delle due particelle si trasforma infatti nell'energia dei due raggi gamma che si creano. Ognuno dei raggi gamma ha un'energia di circa 511 KeV.

Quando elettrone e positrone hanno basse energie si possono produrre solo due raggi gamma. Tuttavia, se una o entrambe le particelle hanno energia maggiore, si possono produrre coppie di altre particelle, ad esempio .

Annichilazione protone-antiprotone[modifica | modifica wikitesto]

Quando un protone collide con la sua antiparticella (e in generale quando qualsiasi barione collide con un antibarione), la reazione non è semplice come l'annichilazione elettrone-positrone. A differenza dell'elettrone, il protone non è una particella elementare. Infatti è una particella composta da tre quark di valenza e da un numero indeterminato di quark di mare, legati dai gluoni. Quindi quando un protone collide con un antiprotone, uno dei quark di valenza che lo costituiscono può annichilirsi con un antiquark, mentre i quark restanti si risistemeranno in mesoni (principalmente pioni e kaoni) che si allontaneranno dal punto di in cui è avvenuta l'annichilazione. I mesoni creati sono particelle instabili e decadranno.

Questo tipo di reazione avviene fra un qualsiasi barione (particella costituita da tre quark) e un antibarione (costituito da tre antiquark). L'annichilazione può avvenire fra gli antiprotoni e i neutroni, o fra gli antineutroni e i protoni.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ (EN) IUPAC Gold Book, "annihilation"

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

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