>Pytanie moje brzmi: dlaczego jest to w ogóle możliwe - przecież
>pozyton, oddziałując z materią zderza się niemal wyłącznie z innymi elektronami.
Ulega anihilacji przy zderzeniu z elektronem, zanim jednak trafi na elektron żyje jakiś czas. Czas życia pozytonów jest zmienny. Zależny od ośrodka i na przykład temperatury.

>Jakie prawo opisuje moment, w którym dochodzi do anihilacji?
Zasada zachowania energii.

W Wikipedii pisze, że to cząstka trwała. (tak też mi się wydawało)

>W Wikipedii pisze, że to cząstka trwała. (tak też mi się wydawało)
>
Bo jest wyjątkowo trwała, jak na skalę długości życia cząstek elementarnych.

>W Wikipedii pisze, że to cząstka trwała. (tak też mi się wydawało)
Anihiluje przy spotkaniu elektronu. Jest antycząstką, gościem w naszym świecie...

>Pytanie moje brzmi: dlaczego jest to w ogóle możliwe - przecież pozyton, oddziałując z materią zderza się niemal wyłącznie z innymi elektronami. Jakie prawo opisuje moment, w którym dochodzi do anihilacji?

Pozyton w komorze spektrometru anihiluje wtedy, gdy elektron znajdzie się odpowiednio blisko. Nazywane jest to przekrojem czynnym, wielkość ta jest podawana w jednostkach powierzchni i o ile pamiętam, zależy od pędu. Pozyton o wysokim pędzie może przed anihilacją przekazać część energii innym cząstkom.

---

Współczesne rozumienie zjawiska kreacji-anihilacji ma ogólniejszą naturę niż tylko anihilacja pozytonu. W ogólności mówimy o parach tzw. cząstka-antycząstka.
W przypadku elektronu mamy parę elektron-pozyton, gdzie pozyton jest antycząstką elektronu.

Współczesna interpretacja w ramach teorii elektrodynamiki kwantowej (QED Quantum Electrodynamic) interpretuje antycząstkę, jako cząstkę ustawioną w przeciwnym kierunku w czasie wobec wzorca. Zmiana kierunku w czasie może zajść podczas napotkania na swym torze kwantu promieniowania elektromagnetycznego (fotonu/światła).

Dla nas ludzi, dla których strzałka czasu jest częścią postrzegania wygląda to tak, że cząstka i antycząstka zbliżają się do siebie, zderzają i emitują dwa kwanty promieniowania.
Taki proces to wspomniana przez Ciebie anihilacja.

Mamy jeszcze proces odwrotny, kreację par cząstka-antycząstka: dwa fotony zderzają się, fotony znikają, a na ich miejscu pojawiają się cząstka i antycząstka.

Wg mnie najsensowniejsze wyjaśnienie daje jednak QED, gdzie patrzymy na te zjawiska jako na spotkanie elektronu z fotonem, które w rezultacie skutkuje odbiciem się obu cząstek w przeciwne strony w czasie.

Polecam popularnonaukowy wykład Feynmana, jednego z autorów QED.
Wykład video można obejrzeć na popularnym portalu z filmami.
Składa się z 4 części po około 1h.

>zjonizować cząsteczki powietrza
Raczej cząstki wodoru. Ponadto ten tor kołowy bierze się z umieszczenia komory w silnym zewnętrznym polu elektromagnetycznym.

>dlaczego jest to w ogóle możliwe - przecież
>pozyton, oddziałując z materią zderza się niemal wyłącznie z innymi elektronami.
Wodór ma niezapełnioną pierwszą powłokę elektronową, która jest najstabilniejsza, gdy zawiera dwa elektrony, przez co bardzo łatwo reaguje na elektron lub pozyton z zewnątrz.

>Jakie prawo opisuje
>moment, w którym dochodzi do anihilacji?
Zasady zachowania energii i pędu dla układu cząstka, antycząstka, 2 fotony.

>Czy może musi się zetknąć z elektronem swobodnym (nie
>związanym w powłoce elektronowej)
Elektronom silnie związanym nawet łatwiej zanihilować, gdyż spełniony jest warunek obecności wysokoenergetycznych fotonów, a przez to zasady zachowania.

>może decyduje energia elektronu
Energia elektronu i pozytonu są identyczne.

>>może decyduje energia elektronu
>Energia elektronu i pozytonu są identyczne.
>

Masz na myśli to, że energia elektronu i pozytonu muszą być identyczne, żeby mogły razem anihilować?

>>>może decyduje energia elektronu
>>Energia elektronu i pozytonu są identyczne.
>>
>Masz na myśli to, że energia elektronu i pozytonu muszą być identyczne, żeby mogły razem anihilować?
>

Dokładnie, choć ja patrzę na to z innej perspektywy, niż jako warunek na anihilację.
Rozumiem iż po zderzeniu elektronu w fotonem w czasie, odbita cząstka przechodzi w antycząstkę. Skoro więc cząstka i antycząstka są dwoma obrazami tego samego obiektu fizycznego, to jako że mówimy o tym samym obiekcie, mamy tę samą energię.

>Dokładnie, choć ja patrzę na to z innej perspektywy, niż jako warunek na anihilację.
>Rozumiem iż po zderzeniu elektronu w fotonem w czasie, odbita cząstka przechodzi w antycząstkę. Skoro więc cząstka i antycząstka są dwoma obrazami tego samego obiektu fizycznego, to jako że mówimy o tym samym obiekcie, mamy tę samą energię.

Przygotowując ten post natknąłem się na wzmiankę o tym, że jedną z pierwszych interpretacji pozytonu była właśnie cząstka podróżująca "wstecz" w czasie. Intrygujące.

---

Nie Bóg, lecz Człowiek potrzebuje obrony.

>jedną z pierwszych interpretacji pozytonu była właśnie cząstka podróżująca "wstecz" w czasie. Intrygujące.

Ta jedna z pierwszych interpretacji jest jednocześnie jedną z najbardziej nowoczesnych. Poza tym mówimy tu o historii zaledwie ostatnich kilkudziesięciu lat. Na interpretacji "wstecz" opiera się ponadto teoria QED, która to jest znana jako przewidująca (pozwalająca wyliczyć) wartość stałej struktury subtelnej (charakteryzującej oddziaływanie elektron-foton) z dokładnością jak stosunek grubości włosa do odległości pomiędzy wschodnim i zachodnim wybrzeżem USA.

>Przygotowując ten post natknąłem się na wzmiankę o tym, że jedną z pierwszych interpretacji pozytonu była właśnie cząstka podróżująca "wstecz" w czasie. Intrygujące.

Jeśli elektron wyprzedza swoje własne promieniowanie, wówczas będzie obserwowany odwrotny kierunek ruchu, dlatego że to co zostało później wyemitowane trafia wcześniej do detektora, od tego co było wcześnie emitowane.
Jest to dość dziwne - nienormalne, więc komuś się wydało niemożliwe do realizacji, no i stąd te fikcyjne cząstki - anty.

Zjawisko jest dobrze znane w mechanice fal - supersoniczne źródła.

>Zjawisko jest dobrze znane w mechanice fal - supersoniczne źródła.

Tyle że w przypadku anihilacji elektron-antyelektron, wyemitowana fala to światło, które to ma prędkość stałą i maksymalną i źródło w tym przypadku nijak może być "superlightyczne"?

>>Zjawisko jest dobrze znane w mechanice fal - supersoniczne źródła.
>Tyle że w przypadku anihilacji elektron-antyelektron, wyemitowana fala to światło, które to ma prędkość stałą i maksymalną i źródło w tym przypadku nijak może być "superlightyczne"?

Nie ma tu nawet potrzeby przekraczać prędkości św - tej nominalnej.
Po prostu te komory pęcherzykowe nie są próżnią, więc tam elektron może spokojnie przekraczać prędkość c/n dla tego medium.

Ponadto mamy tu złożony ruch po krzywych, zwykle spiralny, zatem nie jednostajny, a v = c = max dot. jedynie inercjalnych.

Nie przypadkiem w ramach otw bez problemu możemy przekraczać c, z uwagi na różne jednostki pomiaru czasu - zależne od grawitacji, która jest tu traktowana na równi z przyspieszeniem.

Przy okazji: jaka jest maksymalna energia, którą może uzyskać elektron w rozpraszaniu Comptona?

Komory pęcherzykowe i spiralny tor nie są konieczne dla zjawisk kreacji i anihilacji par, więc nie ma sensu o nich na tym etapie rozważań wspominać, bo to tylko zaciemnia sprawę.
Kreacja i anihilacja to naturalne procesy w świecie cząstek i najprościej o nich mówić jako zachodzących w próżni. Więc nadal interpretacja ponaddźwiękowego źródła do mnie nie trafia.

>Kreacja i anihilacja to naturalne procesy w świecie cząstek i najprościej o nich mówić jako zachodzących w próżni. Więc nadal interpretacja ponaddźwiękowego źródła do mnie nie trafia.

To jest już całkowicie błędne.
Wszelkie te zjawiska sugerujące anihilację mają miejsce w wysokich energiach, i nie w próżni, lecz w plazmie, np.: gwiazdy, jonosfera, rozpady jąder, albo i w normalnej atmosferze podczas burzy.

>To jest już całkowicie błędne.
Błędne jest redukowanie badanego zjawiska do wyselekcjonowanych istotnych jego elementów?

>Wszelkie te zjawiska sugerujące anihilację mają miejsce w wysokich energiach, i nie w próżni, lecz w plazmie, np.: gwiazdy, jonosfera, rozpady jąder, albo i w normalnej atmosferze podczas burzy.
A np. w normalnej atmosferze podczas burzy "zjawiska sugerujące anihilację" zachodzą w jakiś kolektywny sposób?
Nie można wziąć pod uwagę tylko pojedynczego "zjawiska sugerującego anihilację", w którym byśmy rozważali jedną cząstkę, jedną antycząstkę i dwa fotony?
Czy takiego jednostkowego "zjawiska sugerującego anihilację" nie można by analizować jako zachodzącego w próżni? W oderwaniu od zakrzywionych torów, komór pęcherzykowych, warunków panujące w gwiazdach itd.?

Właśnie tak to sobie analizują od wielu lat.

Ale jeśli to samo można zrealizować bez antycząstek,
no to nie widzę potrzeby wprowadzania antymaterii.

Poza tym jeśli fale się odwracają, no to i oddziaływanie się odwraca,
czyli dwa elektrony mogą się faktycznie przyciągać.

I w przypadku pary elektron - pozyton, znaczy dwa elektrony,
one mogą nawet krążyć sobie, ale chyba nie będzie to układ
symetryczny z uwagi na duże opóźnienia - siły nie będą centralne,
więc układ się rozkręca aż do rozerwania.

>Jeśli elektron wyprzedza swoje własne promieniowanie, wówczas będzie obserwowany odwrotny kierunek ruchu, dlatego że to co zostało później wyemitowane trafia wcześniej do detektora, od tego co było wcześnie emitowane.
Możesz objaśnić co oznacza, iż elektron wyprzedza swoje własne promieniowanie?

>stąd te fikcyjne cząstki - anty.
Udało się wyprodukować nawet cząsteczkę antyhelu. Czy jest ona fikcyjna czy tylko cząsteczka helu wyprzedza swoje własne promieniowanie?

>Udało się wyprodukować nawet cząsteczkę antyhelu. Czy jest ona fikcyjna czy tylko cząsteczka helu wyprzedza swoje własne promieniowanie?

Oczywiście, i pewnie zmierzyli przy okazji parametry i były identyczne z helem, co nie? Hehe!

>>Udało się wyprodukować nawet cząsteczkę antyhelu. Czy jest ona fikcyjna czy tylko cząsteczka helu wyprzedza swoje własne promieniowanie?
>Oczywiście, i pewnie zmierzyli przy okazji parametry i były identyczne z helem, co nie? Hehe!
Co oczywiście?
Naprawdę chciałbym się dowiedzieć, co oznacza według Ciebie, iż "elektron wyprzedza swoje promieniowanie".

>Naprawdę chciałbym się dowiedzieć, co oznacza według Ciebie, iż "elektron wyprzedza swoje promieniowanie".

To jest zjawisko, którego Einstein nie potrafił sobie wyobrazić twierdząc,
że przy prędkości światła będzie nadal widział swoje odbicie w lusterku,
i stąd ten jego pomysł: c = const.

No, a potem obserwowano takie coś bez problemu: przewijanie fal o 180 stopni ze źródła które ma większą prędkość od tych fal.

Co to jest ujemna częstotliwość?
Właśnie takie odwrócenie sekwencji w czasie: film oglądany od tyły.

1/\2/\3/\4/-->c źródło----> v

rejestrujemy sekwencję 4-3-2-1, czyli od tłu.

>Jeśli elektron wyprzedza swoje własne promieniowanie, wówczas będzie obserwowany odwrotny kierunek ruchu, dlatego że to co zostało później wyemitowane trafia wcześniej do detektora, od tego co było wcześnie emitowane.
>Jest to dość dziwne - nienormalne, więc komuś się wydało niemożliwe do realizacji, no i stąd te fikcyjne cząstki - anty.

>
Pomieszałeś rzeczy, które nie maja z sobą nic wspólnego.
Antycząstki są równie realne, jak cząstki materialne, ich istnienie nie zależy od tego, czy wyprzedzają swoje promieniowanie, czy nie

Jedyny sensowny sposób żeby pozbyć się nisko energetycznego pozytonu, który jest równie stabilny jak elektron, to anihilacja z elektronem - po pierwsze muszą się spotkać, co nie jest takie banalne (grawitacyjnie/kulombowsko przyciągające się obiekty muszą spadać centralnie na siebie żeby się zderzyć).
Po drugie trzeba pamiętać że fermiony są też dipolami magnetycznymi - pytanie jak ustawią się ich spiny: konfiguracja równoległa (orto-positornium) żyje średnio ponad tysiąc razy dłużej (142ns) niż anty-równoległa (para-positronium, 125ps), czyli jeszcze dość długo po znalezieniu elektronu.
Co ciekawe, w takim równoległym sprzężeniu magnetycznym zachowują się w rozpraszaniu jak cząstka naładowana ( physicswor(*)atters-like-a-charged-particle ). Czyli stabilnie utrzymują się w tak dużej odległości, że podczas zderzeń praktycznie nie niwelują nawzajem swoich ładunków - daje to do myślenia jak silne i stabilne jest takie sprzężenie magnetyczne między fermionami, szczególnie doceniane w parach Coopera w nadprzewodnikach.

>Co ciekawe, w takim równoległym sprzężeniu magnetycznym zachowują się w rozpraszaniu jak cząstka naładowana ( physicswor(*)atters-like-a-charged-particle ). Czyli stabilnie utrzymują się w tak dużej odległości, że podczas zderzeń praktycznie nie niwelują nawzajem swoich ładunków - daje to do myślenia jak silne i stabilne jest takie sprzężenie magnetyczne między fermionami, szczególnie doceniane w parach Coopera w nadprzewodnikach.

Przeczytałem artykuł - szczególnie zwróciłem uwagę na zaskoczenie naukowców tym, że w oddziaływaniach pozytonium "widać" tylko elektron. Rację mają autorzy, mówiąc, że to odkrycie może mieć nawet kosmologiczne konsekwencje - wskazuje, że symetria między materią a antymaterią jest zdecydowanie innego rodzaju niż ten, który by miał (jak dotąd uważano) unicestwić niemal całą materię barionową w pierwszych chwilach istnienia wszechświata.

---

Nie Bóg, lecz Człowiek potrzebuje obrony.

Całkowicie się zgadzam że to zaskoczenie wskazuje istotne braki w naszym zrozumieniu podstaw fizyki. Ale nie chodzi o jakieś symetrie, tylko konkretnie że odległość między tymi przyciągającymi się cząstkami pozostaje stabilnie tak duża, że podczas rozpraszania zachowują się jak osobne ładunki - widzimy elektron rozpraszający się jakby był samotny, a pozyton gdzieś tam sobie anihiluje zaraz po zerwaniu więzi.
Czyli co trzeba zrozumieć to ich sprzężenie magnetyczne - wbrew przyciąganiu kulombowskiemu, utrzymujące je w dość stabilnej konfiguracji w sporej odległości.
Dwa magnesy ustawione równolegle bokiem odpychają się z siłą proporcjonalną do 1/r^4 (antyrównoległe przyciągają) - dla małych odległości ta siła może się zrównać z przyciąganiem kulombowskim 1/r^2, czyli teoretycznie mogłyby pozostawać w stałej odległości.
Problem w tym że jest to niezwykle niestabilna konfiguracja - bardzo łatwo odwrócić jedną cząstkę (magnesik) o 180 stopni (zmienić rzut spinu o 1, np. z -1/2 do 1/2, co produkuje jeden foton) dostając przyciągającą konfigurację anty-równoległą, która prawie natychmiast anihiluje (orto-positronium rozpada się do 3 fotonów, para-positronium do 2).

Pytanie skąd ta stabilność, czyli o powód utrzymywania stabilnie w konfiguracji równoległej...
Potrzebujemy dodatkowego mechanizmu sprzęgania fermionów, też np. żeby w końcu dobrze zrozumieć pary Coopera, czy sprzęganie nukleonów w jądrze.
Rozwiązania zagadki szukałbym w przyglądnięciu się czym jest spin - w mechanice kwantowej spin 's' oznacza że obracając układ o kąt 'a', funkcja falowa mnożona jest przez exp(isa), czyli ze spinem związana jest krzywa dookoła której faza wykonuje 's' obrotów (cięcie płaszczyzną ma osobliwość topologiczną) - prof. Białynicki-Birula nazywa te linie "vortex lines" ( www.cft.edu.pl/~birula/publ/VortEM.pdf ). Są to jakby próżniowe odpowiedniki wirów Abrikosova - kwantów pola magnetycznego w nadprzewodnikach.
Jeśli zaakceptujemy że ze spinem są związane tego typu jednowymiarowe fizyczne obiekty (nazywane np. magnetic flux ropes przy rekoneksjach magnetycznych), sprzęganie fermionów staje się oczywiste:

>Dwa magnesy ustawione równolegle bokiem odpychają się z siłą proporcjonalną do 1/r^4 (antyrównoległe przyciągają) - dla małych odległości ta siła może się zrównać z przyciąganiem kulombowskim 1/r^2, czyli teoretycznie mogłyby pozostawać w stałej odległości.

Ale to jest dla grubego magnesu - wiele warstw, pętli, które są coraz dalej od siebie.

Dwa cienkie magnesy - pojedyncze pętle prądowe, przyciągają się chyba zwyczajnie 1/r^2.
Może to sprawdzę, bo pamiętam że Weber takie coś obliczał.

Siła dla dwóch monopoli/ładunków spada jak 1/r^2, dla monopol-dipol jak 1/r^3, dla dipol-dipol jak 1/r^4 itd.
en.wikiped(*)ole-dipole_interaction
chemwiki.u(*)ces/Dipole-Dipole_Interactions

No tak, bo to są przecież różnice wielu siły typu 1/r^2.

Zatem nigdy nie otrzymasz równowagi takich sił z elektrycznymi 1/r^2.
To 1/r^4 jest zawsze dużo mniejsze.

Ale gdyby istniały te momenty własne - punktowe cząstek,
wówczas 1/r^4 bez problemu mogłoby pokonywać elektryczne,
jednak nie obserwujemy takich zjawisk, więc one jednak nie mogą istnieć.

To jest tylko aproksymacja dla dużych odległości,
a dla mały odległości wychodzą z tego jedynie potężne błędy.

1/r^2
>1/r^4 dla r>1
1/r^2 < 1/r^4 dla r<1

dwa dipole: +- +-

sumujemy te cztery siły pomiędzy parami:
1/r^2 + 1/r^2 - 1/(r-a)^2 - 1/(r+a)^2;

i teraz dla r >> a mamy aproksymację:
1/(r+a)^2 = 1/r^2(1+a/r)^2 =~ 1/r^2 [1 - 2a/r + 3a2/r2] = 1/r^2 - 2a/r^3 + 3a^2/r^4

podobnie:
1/(r-a)^2 = 1/r^2 + 2a/r^3 + 3a^2/r^4

sumujemy: 2/r^2 - [2/r^2 + 6a^2/r^4] = -6a^2/r^4

minus oznacza przyciąganie.

wstawiamy coś małego, np. r = a/2, i otrzymujemy:
-6a^2/(a/2)^4 = -6 * 16 / a^2, potężne przyciąganie

no, ale poprawny wynik jest taki:
2/(a/2)^2 - 1/(a/2)^2 - 1/(3a/2)^2 = 1/a^2[8 - 4 - 4/9] =~ +3.5555/a^2
czyli spore odpychanie.

>Co ciekawe, w takim równoległym sprzężeniu magnetycznym zachowują się w rozpraszaniu jak cząstka naładowana ( physicswor(*)atters-like-a-charged-particle ). Czyli stabilnie utrzymują się w tak dużej odległości, że podczas zderzeń praktycznie nie niwelują nawzajem swoich ładunków - daje to do myślenia jak silne i stabilne jest takie sprzężenie magnetyczne między fermionami, szczególnie doceniane w parach Coopera w nadprzewodnikach.

Oni chyba potwierdzają moje spekulacje: pozytron to to samo co elektron, czyli pozytronium to dwa elektrony, które wyprzedzają tu swoje własne fale (być może chodzi o to że: v + v = 2v, co może już przekraczać c - lokalną prędkość propagacji oddziaływań), więc każdy widzi obok siebie ładunek dodatni (cofanie w czasie z odwrócenia tych fal), ale z zewnątrz jest to nadal ujemne.

>statystyka, podobna np. do tej opisującej rozpad promieniotwórczy jąder radioizotopów?
>Tajemnicze spirale ujawniają sekrety mikroświata
Statystyka ! Proces anihilacji jest tylko jednym z możliwych, aczkolwiek dominujacym. Gdyby pozyton odizolować od kontaktu ze zwykła materią to żyłby nieskończenie długo.
Czyli w praktyce długość toru pozytonu zależy od gęstości ośrodka bo to determinuje prawdopodobieństwo procesu anihilacji. W promieniowaniu kosmicznym mamy niewielką domieszkę antyczastek docierających do Ziemi z dużych, kosmicznych odległości bowiem prawdopodobieństwo zderzenia z czymkolwiek po drodze jest stosunkowo małe. W Stanford (en.wikiped(*)ational_Accelerator_Laboratory)
funkcjonuje liniowy zderzacz elektronów z pozytronami co wymaga skomplikowanego przygotowania wiązki tychże pozytonów.