- 締切済み
ガンマ線の電子対生成はなぜ真空中では起こらないのでしょうか?
ガンマ線の電子対生成はなぜ真空中では起こらないのでしょうか? ガンマ線の電子対生成についてですが,電子対生成は物質中でないと起こらず、真空中では決して起こることはないと聞きました。 その理由は、エネルギー保存則と運動量保存則が同時に成り立たないためである、とのことですがそれはなぜでしょうか? 数式を用いて説明していただけるとありがたいです。
- moonleaf84
- お礼率0% (0/3)
- 物理学
- 回答数3
- ありがとう数5
- みんなの回答 (3)
- 専門家の回答
みんなの回答
#2の「補足」に対して回答がつかないので、素人が出しゃばります。 仮に反応が真空中で起こったとする。対生成後の重心系で考えると、電子と陽電子の運動量の和は零ベクトル。よって、運動量の保存則より対生成前の「γ線」の運動量も零ベクトル。そのような「γ線」のエネルギーは零。しかし、対生成後の電子と陽電子のエネルギーの和は零でないので、エネルギー保存則が成り立たない。 ということなのでは?
関連するQ&A
- 対消滅、対生成について
高校物理の教科書がどうしても理解できず、質問させていただきます。 「質量mの粒子と反粒子は衝突すると合体して消滅する。これを対消滅といい、このとき質量とエネルギーの等価性から2mc^2に等しい光子などのエネルギーに転化し、さらに新たな粒子・反粒子つい生成する。これを対生成という。図は電子と陽電子が衝突して光子に転化した後にクォーク、反クォークを対生成することを示している。」 その図は画像で添付しました。E=mc^2、光子のエネルギー、運動量の式は学習しましたので質量とエネルギーの等価性については疑問点がありません。この文章の内容について質問させていただきます。まずここでいう消滅とは、電子と陽電子の質量がいったん0になることを意味していますか?それから、この文章から見ますと、対消滅と対生成は必ずセットで起こるような印象を受けますが、そういう理解でよろしいですか?対消滅してそのまま電磁波のままの場合や、電磁波が突然対生成するような場合というのはないのでしょうか? ところで教科書では消滅とはっきり言っていますが、相対論的効果で起きるような非日常的な現象がありますので、消滅という現象もはっきりと定義する必要があると思います。初めに電子と陽電子の運動エネルギーがあって、衝突した後に2mc^2のエネルギーの電磁波を出すと教科書に書いてありますが、それは質量がエネルギーに変わっただけで、もともと持っていた運動エネルギーは入っていません。完全に質量が0になり消滅するのであれば、光子に転化されるエネルギーは、2mc^2+(もともとの運動エネルギー)+(静電気力がする仕事)でなければと思うのですが・・・ それから、問題集で、対消滅を取り上げたものがあります。陽電子は電子が対消滅した後、0.51MeVのエネルギーを持った2つのγ線が放射され、たまに3つに分かれることもある。みたいな問題文があり、その後、陽電子、電子の運動エネルギーを無視し・・・と書いてあります。問いはそれぞれのγ線のエネルギーについて聞いています。 この「陽電子、電子の運動エネルギーを無視し・・・」という部分に引っかかっています。 運動エネルギーとは対消滅をする前?の運動エネルギーをさしていると思いますが、無視しというのは0と見なすということでしょうか?そうすると衝突する前の2つのエネルギーとは、静電気力による位置エネルギーということでしょうか?問題文では1つ分のγ線のエネルギーを提示しているので、衝突する前のエネルギーがどのようなものかわからなくても問題は解けるのですが、「陽電子、電子の運動エネルギーを無視し・・・」となぜあえて言っているのかが全く分かりません。あえて言っているということは、対消滅とは実際に電子や陽電子は消えるわけではない現象であり、「衝突後に運動エネルギーが0になった場合を想定しなさい」という風にも聞こえます。しかし教科書を読んでも衝突して消えるのか消えないのかということがはっきりしないので、大混乱に陥っております。質問の意味がややこしくてすみませんが、どうかお助けいただけませんでしょうか。
- ベストアンサー
- 物理学
- 2.04MeVのγ線照射で対生成した電子のその後?
ガンマ線を照射するための陽子が一個静止していたとします。いまこの陽子をめがけて、エネルギー2.04MeVのガンマ線が照射されたとします。このとき、陽子近傍の真空からは、電子と陽電子の対が生成される場合があることが知られています。このような場合、約1.02Mevのエネルギーを持つ陽電子は遠方まで飛び去るのに対し、電子の方は遠方に飛び去らずに、すぐにガンマ線を放出して速度を落とし、近傍にあった陽子に取り込まれて陽子内に吸収されたり、吸収されないまま陽子と水素原子を生成したりする場合がある兆候は、観測されていますか? もし、そのような過程が観測されている場合、実際に電子が放出するガンマ線のエネルギーの実験値を教えてください。またこのような情報が得られる教科書、論文等があったら教えて下さい。
- ベストアンサー
- 物理学
- 真空から+電子と-電子が発生することがありますか?
以前に現代科学を紹介する本の中に、何もない真空中から、プラス電子とマイナス電子を同時に発生させることができると読んだ気がします。そんなことが、本当にできるのでしょうか? エネルギーもプラスとマイナスで打ち消して、トータル・ゼロになるから、エネルギー不滅の法則に反しないのだという説明だったと思います。
- ベストアンサー
- 物理学
- 光電効果、コンプトン散乱、電子陽電子対生成について
光と物質の相互作用についての実験で 光電効果、コンプトン散乱、電子陽電子対生成 の強度分布を調べないといけないのですが、参考書やインターネットで調べてもよくわかりません(>_<) これらの強度分布について載っているサイトや教えていただけることがありましたら、お教え願えませんでしょうか? また、Cs137 Na22 Ba131 Co60 のガンマ線の放出エネルギーについても 教えていただけないでしょうか? よろしくお願いいたします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 気体中で生成される1イオン対生成について」
勉強しているうちに、こんがらがってわからなくなってしまいました。わかる方助けてください!! 気体中で1イオン対生成に費やされる平均エネルギーWとありますが、このイオン対とはどういったものなのでしょうか?入射した電子が、原子の軌道電子に当たって、その軌道電子が飛び出したものと入射した電子のことをイオン対というのでしょうか?また、Wをeで除したものはどういった意味があるのでしょうか?
- 締切済み
- 物理学
- 対生成・対消滅について自分なりに調べたので答え合わせをお願いします。
素人なりに「対生成・対消滅」について調べたのですが、間違えや補足があれば回答を御願いいたします。 全体の過程ですが、 (1)真空のエネルギーを使い、粒子と反粒子が出来る。 (2)それが対消滅を起こし光子2個が出る。 (3)光子2個がさらに対消滅をする。 (4)? ここまでは分かった(?)のですが、(4)の所、つまり最後は真空のエネルギーに戻り、これをグルグル繰り返すのでしょうか? ※ただし実際には、対消滅時にはニュートリノなどが放出され、ニュートリノにエネルギーを奪われるため、これより若干光子のエネルギーは減ると考えられる。 ※ホーキング放射(またはホーキング輻射)も予想される。 ※上記の内容には仮説の段階のものもある。 以上です。間違いの指摘or補足情報など教えて下さい。
- 締切済み
- 物理学
- クーパー対について
超伝導状態の物質で、クーパー対というものができると本で読んだのですが、 疑問が解消されないので質問させてください。 クーパー対は運動量がkと-kの電子の対だそうですが、 超伝導状態の物質で電流が流れるということは、この電子対が 移動しているということですよね? 運動量がkと-kの対ということは、この 二つの電子は正反対の向きに運動しているということになり、 トータルで考えると電流は流れないような気がするのですが、 私はなにか勘違いをしているのでしょうか?? それとも、運動量がkと-kだからといって電子の運動する向きが 逆かどうかはわからないということでしょうか。 よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
補足
では、その計算過程と対生成後の運動量保存則の式について教えてください。 宜しくお願いします。