电子对湮灭
电子对湮灭是指电子
e−
和正电子
e+
（电子的反粒子）碰撞后湮灭，产生伽马射线或是其他更高能量粒子的过程：
e−
+
e+
→
γ
+
γ
此过程满足以下的守恒定律：
和其他有带电的粒子一样，电子和正电子也可以彼此影响（例如弹性散射）而不湮灭。
低能量的情形
[编辑]最终状态只有几种可能，几率最大的是产生二个或多个伽马射线的光子，由于动量守恒及能量守恒的限制，不允许产生单一光子。（不过若电子是紧密被原子束缚，就有可能只产生单一光子[1]。）最常见的是产生二个光子，每个光子的能量都等于电子或是正电子的不变质量511 keV[2]。一般会选用动量中心系为参考系，使得湮灭前的总动量为零，因此湮灭后的伽马射线会往相反方向发射。有时也会产生三个光子，因为在某些角动量的状态下，需要维持电荷宇称的守恒[3]。以几率上来看有可能产生任意数量的光子，但每多产生一个光子，其几率都再低一些，因为其过程更加复杂，几率幅也越低。
由于中微子的质量较电子小，因此有可能在湮灭后产生中微子－反中微子对，但其可能性极低。只要某个粒子和电子一起参与某种基本相互作用，又没有受到守恒定律的限制，都可能在电子对湮灭后产生此粒子，只是尚未找到其他的粒子有这样的特性。
高能量的情形
[编辑]若电子或正子有相当的动能，会可能产生其他较重的的粒子（像D介子），也有可能会产生光子及其他较轻的粒子，不过要更高的能量下才会发生。
若能量接近甚至超过弱相互作用介子（W及Z玻色子）的质量，弱相互作用力的强度接近电磁力的强度[3]，因此比较容易产生像中微子等只参与弱交互作用的粒子。
利用粒子加速器进行电子对湮灭，所产生的最重粒子对是
W+
–
W−
粒子对，所产生的单一粒子是Z玻色子。建造国际直线对撞机的目的也是想用此方式产生希格斯玻色子。
用途
[编辑]电子对湮灭是正电子发射计算机断层扫描（PET）及正子湮灭能谱学（PAS）的物理基础。电子对湮灭也可以用来量测金属中费米面及能带结构。
逆过程
[编辑]电子对湮灭的逆过程是电子－正电子产生，是一种成对产生，由双光子物理学的一部分。
相关条目
[编辑]参考资料
[编辑]- ^ L. Sodickson, W. Bowman, J. Stephenson, R. Weinstein. Single-Quantum Annihilation of Positrons. Physical Review. 1970, 124: 1851. Bibcode:1961PhRv..124.1851S. doi:10.1103/PhysRev.124.1851.
- ^ W.B. Atwood, P.F. Michelson, S.Ritz. Una Ventana Abierta a los Confines del Universo. Investigación y Ciencia. 2008, 377: 24–31. （西班牙文）
- ^ 3.0 3.1 D.J. Griffiths. Introduction to Elementary Particles. John Wiley & Sons. 1987. ISBN 0-471-60386-4.