¿Qué es la producción de pares de positrones y electrones? Definición

En general, la producción de pares es un fenómeno de la naturaleza donde la energía se convierte directamente en materia . El fenómeno de la producción en pareja se puede ver de dos maneras diferentes. Una forma es como partícula y antipartícula y la otra es como partícula y agujero . La primera forma puede representarse mediante la formación de electrones y positrones , a partir de un paquete de energía electromagnética ( fotón de alta energía – rayos gamma ) que viaja a través de la materia. Es una de las formas posibles en que los rayos gamma interactúan con la materia. A altas energías esta interacción domina . Para que se produzca la producción del par electrón-positrón, la energía electromagnética del fotón debe estar por encimaun umbral de energía , que es equivalente a la masa en reposo de dos electrones. El umbral de energía (la masa en reposo total de partículas producidas) para la producción de pares de electrones-positrones es igual a 1.02MeV (2 x 0.511MeV) porque la masa en reposo de un solo electrón es equivalente a 0.511MeV de energía. Si la energía del fotón original es mayor a 1.02MeV, cualquier energía por encima de 1.02MeV está de acuerdo con la ley de conservación dividida entre la energía cinética de movimiento de las dos partículas. La presencia de un campo eléctrico de un átomo pesado como el plomo o el uranio es esencial para satisfacer conservación del impulso y la energía . Para satisfacer tanto la conservación del momento como la energía, el núcleo atómico debe recibir algo de impulso. Por lo tanto unLa producción de pares de fotones en el espacio libre no puede ocurrir . Además, el positrón es la antipartícula del electrón, por lo que cuando un positrón se detiene, interactúa con otro electrón, lo que resulta en la aniquilación de ambas partículas y la conversión completa de sus partículas. la masa en reposo vuelve a la energía pura (de acuerdo con la fórmula E = mc ² ) en forma de dos rayos gamma (fotones) de 0.511 MeV dirigidos opuestamente. Por lo tanto, el fenómeno de producción de pares está relacionado con la creación y destrucción de la materia en una reacción.

Producción de par de positrones y electrones: sección transversal

La probabilidad de producción de pares, caracterizada por la sección transversal, es una función muy complicada basada en la mecánica cuántica . En general, la sección transversal aumenta aproximadamente con el cuadrado del número atómico (σ _p ~ Z ² ) y aumenta con la energía del fotón, pero esta dependencia es mucho más compleja.