annihilatie materie en antimaterie

Anne stelde deze vraag op 08 april 2024 om 10:32.

 Hallo,
Ik heb een vraag over annihilatie: Bijvoorbeeld die van een elektron en een positron. 
1. Ik lees dat beide deeltjes eigenlijk veel op elkaar lijken, alleen hun lading is tegengesteld.
Maar hun spin-kwantumgetal is beide 1/2 (of misschien ook -1/2 ?). Maar als ze annihileren moeten de spingetallen dan tegengesteld zijn ? Ik lees ook dat het spingetal 1/2 of -1/2 kan zijn en dat dit getal ook kan inhouden dat het dan kan gaan in beide gevallen om spin-up en spin-down. Maar mijn vraag is eigenlijk of het bij een annihilatie zo moet zijn dat de ene (elektron of positron) spin-up is en de andere spin-down is om elkaar te annihileren ? Dus dat het niet alleen om etegengestelde ladingen gaat ?
2. Nog een aanvullende vraag: moet je theoretisch ook zien dat een elektron een positieve massa heeft en een positron een negatieve masss ? (uiteraard theoretisch i.v.m. de ruimte-tijd-symmetrie).

Heel graag hulp bij de beantwoording van deze vragen; het is lastig om een antwoord te vinden, want het staat soms verschillend (en tegenstrijdig) op internet.

Groeten, Anne.

Reacties

Theo de Klerk op 08 april 2024 om 11:58
Anti-deeltjes zijn in veel zaken het tegengestelde van "gewone" deeltjes:
- tegengestelde lading  (maar 0 = 0 in beide gevallen)
- tegengesteld lepton getal (maar 0 = 0 in beide gevallen)
- tegengesteld baryon getal (maar 0 = 0 in beide gevallen)
Maar ze hebben dezelfde  massa. Spin is geen intrinsieke eigenschap maar een orientatie. Het is een wijdverbreid misverstand dat alleen lading de onderscheidende factor zou zijn. 

Een neutron kent dus een anti-neutron (lading beide 0, lepton 0 maar baryongetal +1 en -1). Een foton en Z0 deeltje zijn wel hun eigen anti-deeltje omdat lading en baryon/lepton getallen allemaal 0 zijn.

Spin is geen factor voor annihilatie want geen onderscheidende eigenschap voor (anti)deeltje. Het is slechts een orientatie van het deeltje, geen intrinsieke eigenschap. Gekscherend: een melkfles op zijn kop gehouden is geen anti-melkfles.

Antideeltje en deeltje annileren tot puur energie (E=mc2) waarbij in de reactie geen enkele relevante quantumwaarde door behoud van waarde anders dan 0 is: gezamelijke lading is 0, leptongetal 0, baryongetal 0. Het resultaat is energie in een krachtdeeltje als foton of gluon. Afhankelijk van hoeveel (kinetische) energie de deeltjes hadden, wordt ook die energie deel van de totale annihilatie-energie en zo kan uit twee heel snelle 1e generatie (lichte) quarks via een gluon tussenstap twee zware 3e generatie quarks ontstaan.


Het komt niet veel voor, maar een elektron/positron paar kan annihileren tot 2 fotonen (omdat naast de quantumgetallen ook de impuls bewaard moet blijven) als ze bijna geen snelheid hebben, maar bij zeer snelle elektron/positron deeltjes kan er via een zeer energetisch fotonpaar  ook een tweetal D- en D+ mesonen ontstaan van resp. down/anti-charm  en charm/anti-down quarks.

Je aanvullende vraag heeft ook een ontkennend antwoord. Deeltje en anti-deeltje hebben beide een normale (positieve) massa. De gewone zwaartekracht tussen beiden telt (al is dit bijzonder klein).
Anne op 08 april 2024 om 13:06

Duidelijk en volledig antwoord.

Veel dank, Anne

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Roos heeft zeven appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Roos nu over?

Antwoord: (vul een getal in)