Anihilacija

O naravnih pojavih. Kaj je ...? Kakšen je...?
problemi
Prispevkov: 4931
Pridružen: 24.8.2009 1:20

Anihilacija

Odgovor Napisal/-a problemi » 6.8.2012 0:51

Imel bi vprašanje. Nekaj sem razmišiljal o primeru, ko pride do združitve delca in antidelca, pri čemer nastane sevalna energija (http://sl.wikipedia.org/wiki/Anihilacija). Torej, ne znam si razložiti sledečega, ko pride do združitve delca in antidelca nujno, no vsaj jaz tako mislim, imamo trenutek, zelo, zelo kratek, vendar je, ko sta delca že združena, ni pa še nastala sevalna energija. Če se še bolj po domače izrazim, dotaknila sta se, ni pa se še odvila reakcija. Torej, kaj se pravzaprav dogaja, ali je ta proces povsem zvezen in trenutka, kot sem ga zgoraj opisal sploh ni? Naj skrajšam, kako to fizika obravnava? Upam, da sem bil razumljiv. :)

Uporabniški avatar
shrink
Prispevkov: 14100
Pridružen: 4.9.2004 18:45

Re: Anihilacija

Odgovor Napisal/-a shrink » 7.8.2012 1:14

Res je, preden se anihilirata, sta delec in antidelec v nekem vmesnem (vezanem) stanju; elektron in pozitron npr., sta vezana v pozitronij, ki - odvisno od osnovnega stanja, v katerem se nahaja (singletno ali tripletno) - z veliko verjetnostjo razpade bodisi v 2 fotona po 125 ps (iz singletnega stanja), bodisi v 3 fotone po 142 ns (iz tripletnega stanja):

http://en.wikipedia.org/wiki/Positronium

stoplak
Prispevkov: 666
Pridružen: 25.7.2012 18:15

Re: Anihilacija

Odgovor Napisal/-a stoplak » 20.9.2012 14:41

Če prav razumem se elektron in pozitron v pozitroniju približujeta in inhalirata. Med približevanjem morata izgubljati energijo v obliki sevanja, ker se sicer ne bi približevala. Verjetno je kroženje eden okrog drugega podobno zvezdama pri katerih so posredno dokazali gravitacijske valove in ne tako kot je na sliki na strani http://en.wikipedia.org/wiki/Positronium.
Če je tako potem lahko postavimo trditevda anhilacija ne obstaja, da gre dejansko za sprostitev potencialne energije in ne energije mas elektrona in
pozitrona. Trditev je zanimiva če si predstavljamo da so delci nastali iz nič. Vsako točko prostora si lahko predstavljamo da je setavljena iz delca in antidelca. Če sta neskončno skupaj anhilirana. Če ju hočemo ločiti potem moramo vložiti energijo, ki se veže kot potencialna energija.

Uporabniški avatar
Aniviller
Prispevkov: 7263
Pridružen: 15.11.2004 18:16

Re: Anihilacija

Odgovor Napisal/-a Aniviller » 20.9.2012 16:42

No, klasicna interpretacija ni pravilna. Gledat je treba kvantno - v tem pogledu je pozitronij kot vodikov atom (ce je sistem v osnovnem vezanem stanju, je valovna funkcija stacionarna in ni sevanja). Anihilacija se pa lahko zgodi z neko verjetnostjo (pozitronij ima razpolovni cas). Takrat se cel skupek obeh delcev nadomesti z razpadnimi produkti.

stoplak
Prispevkov: 666
Pridružen: 25.7.2012 18:15

Re: Anihilacija

Odgovor Napisal/-a stoplak » 20.9.2012 18:50

Z odgovorom nisem zadovoljen. Anhilacijo delcev sem si prestavljal kot proces pri katerem se delec in antidelec zelo približata in združita. Ce pri pozitroniju pri osnovnem vezanem stanju ni sevanja potem mora nekaj povzročiti približevanje delcev, ker je razdalja v tem stanju velika glede na velikost obeh delcev. Nestabilno stanje je posledica zbliževanja elektrona in pozitrona, ker sta delca drugače vsak za sebe stabilna.

Uporabniški avatar
Aniviller
Prispevkov: 7263
Pridružen: 15.11.2004 18:16

Re: Anihilacija

Odgovor Napisal/-a Aniviller » 20.9.2012 19:08

Tezko govoris o pravem priblizevanju, ce delca nista tocki ampak valovni funkciji - verjetnostni porazdelitvi po prostoru, ki se v vezanem stanju prekrivata. Verjetnost za anihilacijo je sorazmerna s kolicino prekrivanja (koliksna je verjetnost, da sta delca na istem mestu). Vsa dogajanja moras obravnavat na verjetnostni nacin, ne mores postavit nekega tocnega scenarija po katerem se odvijajo dogodki.

Tako je kot z radioaktivnimi razpadi. Razpadi so nakljucni, poznas le povprecno stevilo razpadov na casovno enoto, ne ves pa kdaj bo posamezen atom razpadel.

stoplak
Prispevkov: 666
Pridružen: 25.7.2012 18:15

Re: Anihilacija

Odgovor Napisal/-a stoplak » 21.9.2012 10:28

Hočete reči da po valovni funkciji - verjetnostni porazdelitvi po prostoru se elektron in pozitron v vezanem stanju (verjetnostno, po določenem času) prekrivata. Torej mora biti njuna medsebojna razdalja znotraj " recimo " nekaj de Broglievih valovnih dolžin. Potem bi tudi morala inhalirati iz osnovnega vezanega stanja.
Kolikšna je njuna medsebojna razdalja v osnovnem vezanem stanju.
Nekje sem prebral da se zaradi gibanja efektivno električno polje elektrona in pozitrona povečuje z hitrostjo, sklopitveni faktor se poveča. Verjetno gre za primer ko potujeta drug proti drugemu. Če bi se gibala vzporedno, bi se privlačna sila med njima zmanševala z hitrostjo, kot smo imeli podoben primer z dvema elektronoma v vakuumu, pri katerih se odbojna sila zmanjšuje z hitrostjo zaradi magnetne sile.

stoplak
Prispevkov: 666
Pridružen: 25.7.2012 18:15

Re: Anihilacija

Odgovor Napisal/-a stoplak » 25.9.2012 14:02

Naredimo miselni poskus: elektron in pozitron mirujeta v medsebojni razdalji npr. 1 centimeter. Kolikšna energija se sprosti pri anhilaciji !?
Samo energija iz mas obeh, ali lahko prištejemo še kinetično energijo, ki je posledica električne privlačne sile.

Uporabniški avatar
Aniviller
Prispevkov: 7263
Pridružen: 15.11.2004 18:16

Re: Anihilacija

Odgovor Napisal/-a Aniviller » 25.9.2012 15:16

Vse troje. Energija se ohranja v celoti.

stoplak
Prispevkov: 666
Pridružen: 25.7.2012 18:15

Re: Anihilacija

Odgovor Napisal/-a stoplak » 25.9.2012 16:19

Aniviller napisal/-a:Vse troje. Energija se ohranja v celoti.
Potem v pospeševalnikih pri trku elektrona in pozitrona upoštevajo energijo mas, kinetično energijo obeh in še dodajo izračunano kinetično energijo ki nastane zaradi privlačne sile do trenutka trka. Kako naredijo ta izračun, in kakteri premer elektrona tu upoštevajo, klasičnega ali Comptonovo valovno dolžino !?
Če upoštevam energijo zaradi električnega polja za klasični premer elektrona potem dobim za mirujočo začetno stanje pri inhalaciji elektrona in pozitrona štirikratno energijo mase elektrona 2,044MeV, če tega ne upoštevam pa dvakratno - 1,022MeV.

stoplak
Prispevkov: 666
Pridružen: 25.7.2012 18:15

Re: Anihilacija

Odgovor Napisal/-a stoplak » 27.9.2012 14:25

Imamo sistem elektrona in pozitrona, ki sta daleč narazen na razdalji R1 z skupno maso 2me in ju počasi približujemo na razdaljo R2. Pri tem zaradi premagovanja privlačne sile iz sistema vzamemo energijo E1. Sedaj stehtamo ta sistem in masa se zmanjša za energijo E1, ki je defekt mase, pretvorba mase v energijo.
Sem mnenja, če na takšen način približujemo elektron in pozitron se anhilacija sploh ne zgodi. Do popolnega prekrivanja delcev in njunih valovnih funkcij se njuna masa popolnoma pretvori v energijo. Seveda je to samo miselni poskus !
Kaj menite vi !

Uporabniški avatar
Aniviller
Prispevkov: 7263
Pridružen: 15.11.2004 18:16

Re: Anihilacija

Odgovor Napisal/-a Aniviller » 27.9.2012 14:38

stoplak napisal/-a:
Aniviller napisal/-a:Vse troje. Energija se ohranja v celoti.
Potem v pospeševalnikih pri trku elektrona in pozitrona upoštevajo energijo mas, kinetično energijo obeh in še dodajo izračunano kinetično energijo ki nastane zaradi privlačne sile do trenutka trka. Kako naredijo ta izračun, in kakteri premer elektrona tu upoštevajo, klasičnega ali Comptonovo valovno dolžino !?
Če upoštevam energijo zaradi električnega polja za klasični premer elektrona potem dobim za mirujočo začetno stanje pri inhalaciji elektrona in pozitrona štirikratno energijo mase elektrona 2,044MeV, če tega ne upoštevam pa dvakratno - 1,022MeV.
Ne rabis polmera. V nekem zgodnejsem trenutku, imata elektron in pozitron energijo mas in kineticno energijo, potencialne pa ne (ker sta se dalec stran). Ko se priblizata, se kineticna spremeni ravno obratno toliko kot se spremeni potencialna zaradi zmanjsane razdalje, tako da je skupna energija enaka. Da ugotovis energijo celega sistema pri trku je torej dovolj, da poznas hitrosti curkov pred trkom.

Valovno funkcijo si narobe razlagas. Gre za diskretne procese, ki se zgodijo z neko verjetnostjo. Nimas torej pocasnega pretvarjanja mase v energijo, ker ne mores imeti manj kot celega elektrona in manj kot celega pozitrona. Vse kar ves je, da se z doloceno verjetnostjo v nekem casu anihilacija bodisi zgodi v celoti ali pa sploh ne.

stoplak
Prispevkov: 666
Pridružen: 25.7.2012 18:15

Re: Anihilacija

Odgovor Napisal/-a stoplak » 27.9.2012 17:56

Na račun kinetične energije se potencialna zmanjša, to mi je povsem jasno. Hotel sem povedati drugače. Nek sistem ki je oddal energijo na račun potencialne energije zmanjšuje svojo maso. To zmanjšanje mase je enako oddani energiji.
Jaz si to razlagam tako: če sta v prostoru nastala delec in antidelec se takoj izničita, ne sprosti se energija. Če pa hočemo ta dva delca ločiti, potem moramo vložiti energijo. Če ju ločimo daleč narazen vložimo toliko energije, kot je energija njunih mas - potencialna energija. Ta energija se sprosti pri anhilacija.
Anhilacijo si razlagam takole: delca pospešujeta zaradi privlačne sile, zmanjšujeta potencialno energijo-maso in povečujeta kinetično energijo - sevata. To se dogaja do popolnega izčrpanja potencialne energije-energije mase. Tik pred koncem imamo hitrost blizu svetlobne in maso zelo malo.
Če nekaj v tem trenutku prekine anhilacijo iz tega nastane nevtrino-antinevtrino (mala masa velika hitrost), kot se dogaja pri beta razpadih.
Mislim da tik pred trkom ne moremo natančno določiti hitrosti, ker so razdalje premajhne in dogajanje prehitro in takrat so privlačne sile največje in to je tudi razlog, da ne vidimo te pretvorbe potencialne energije-mase v kinetično-sevalno.

Uporabniški avatar
Aniviller
Prispevkov: 7263
Pridružen: 15.11.2004 18:16

Re: Anihilacija

Odgovor Napisal/-a Aniviller » 27.9.2012 19:08

Se vedno obravnavas delce kot tockaste in kot da imajo doloceno hitrost in polozaj, kar je povsem v nasprotju s kvantno mehaniko. Tvoj mehanizem ne razlozi pretvorbo masnega dela v energijo. Tudi krozenje en okrog drugega je sporen opis.

Ce so delci v nekem vezanem stanju (atom, molekula, pozitronij,...), je masa skupka dejansko nizja kot vsota posameznih mas, ravno zaradi vezavne energije (potencialna).

stoplak
Prispevkov: 666
Pridružen: 25.7.2012 18:15

Re: Anihilacija

Odgovor Napisal/-a stoplak » 28.9.2012 12:42

Aniviller napisal/-a:Ce so delci v nekem vezanem stanju (atom, molekula, pozitronij,...), je masa skupka dejansko nizja kot vsota posameznih mas, ravno zaradi vezavne energije (potencialna).
Zaradi tega jaz pripisujem potencialno energijo masi. Celotna potencialna energija je enaka energiji celotne mase. Anhilacija elektrona se začne ko odda energijo 13,6eV in se veže v stabilno stanje vodikovega atoma. Stabilno stanje je prekinitev anhilacije. Če me sedaj vprašate, kje je antielektron z katerim se je začel anhilirati elektron pri vodikovem atomu, vam lahko odgovorim na nerešeno vprašanje fizike o iskanju antimaterije.
Iskanje antimaterije je kot iskanje očal skozi katera gledamo !

Odgovori

Kdo je na strani

Po forumu brska: 0 registriranih uporabnikov in 2 gostov