Was ist Paarbildung – Definition

Die Paarbildung ist ein Naturphänomen, bei dem Energie direkt in Materie umgewandelt wird. Bei hohen Energien von Gammastrahlen dominiert die Paarbildung. Strahlendosimetrie

Paarbildung

Im Allgemeinen ist die Paarbildung ein Naturphänomen, bei dem Energie direkt in Materie umgewandelt wird . Das Phänomen der Paarbildung kann auf zwei verschiedene Arten betrachtet werden. Ein Weg ist als Teilchen und Antiteilchen und der andere ist als Teilchen und Loch . Der erste Weg kann durch die Bildung von Elektronen und Positronen aus einem Paket elektromagnetischer Energie ( hochenergetischer Photon – Gammastrahl ) dargestellt werden, das sich durch Materie bewegt. Dies ist eine der möglichen Arten, wie Gammastrahlen mit Materie interagieren. Bei hohen Energien dominiert diese Wechselwirkung . Damit Elektronen-Positronenpaare erzeugt werden können, muss die elektromagnetische Energie des Photons darüber liegeneine Schwellenenergie , die der Ruhemasse zweier Elektronen entspricht. Die Schwellenenergie (die gesamte Ruhemasse der produzierten Teilchen) für die Erzeugung von Elektronen-Positronenpaaren beträgt 1,02 MeV (2 x 0,511 MeV), da die Ruhemasse eines einzelnen Elektrons 0,511 MeV Energie entspricht. Wenn die Energie des ursprünglichen Photons größer als 1,02 MeV ist, entspricht jede Energie über 1,02 MeV dem Erhaltungsgesetz, das zwischen der kinetischen Bewegungsenergie der beiden Teilchen aufgeteilt ist. Das Vorhandensein eines elektrischen Feldes eines schweren Atoms wie Blei oder Uran ist zur Befriedigung wesentlich Erhaltung von Impuls und Energie . Um sowohl die Impulserhaltung als auch die Energie zu erhalten, muss der Atomkern einen gewissen Impuls erhalten. Daher die Paarbildung im freien Raum kann nicht stattfinden. Außerdem ist das Positron das Antiteilchen des Elektrons. Wenn ein Positron zur Ruhe kommt, interagiert es mit einem anderen Elektron, was zur Vernichtung beider Teilchen und zur vollständigen Umwandlung ihrer Teilchen führt ruhen Sie die Masse in Form von zwei entgegengesetzt gerichteten 0,511 MeV Gammastrahlen (Photonen) zurück zu reiner Energie (gemäß der Formel E = mc 2 ). Das Phänomen der Paarbildung ist daher mit der Erzeugung und Zerstörung von Materie in einer Reaktion verbunden.

Paarbildung – Querschnitt

Die Wahrscheinlichkeit einer Paarbildung, die durch einen Querschnitt gekennzeichnet ist, ist eine sehr komplizierte Funktion, die auf der Quantenmechanik basiert . Im Allgemeinen nimmt der Querschnitt ungefähr mit dem Quadrat der Ordnungszahl (σ p ~ Z 2 ) zu und mit der Photonenenergie zu, aber diese Abhängigkeit ist viel komplexer.

Paarproduktion im Kernfeld und im Elektronenfeld.Querschnitt der Paarbildung im Kernfeld und im Elektronenfeld.

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