W ubiegłym wieku Albert Einstein odkrył i przedstawił najbardziej znany wzór matematyczny na świecie $E=mc^2$, z którego wynika, że dowolną masę możemy zamienić na energię w procesie anihilacji materii. Anihilacji towarzyszy wydzielenie się energii w postaci fotonów. W związku z czym mam następujące pytania:
1) Czy finalnym produktem anihilacji może być tylko foton, czy też mógłby powstać inny bozon, np. grawiton?
2) Czy możemy w toku takiego rozumowania założyć, że cała materia jest utkana z jednego rodzaju bozonów, np. fotonów, które są w nieznany nam sposób scalone i tworzą pozostałe bozony i fermiony?
Jakie cząstki mogą powstać w procesie anihilacji?
Pytanie
Odpowiedź
ad 1) Tak, finalnym produktem anihilacji cząstki i antycząstki może być para grawitonów. Jednak prawdopodobieństwo takiego procesu jest znikomo małe i praktycznie nie ma szans na zaobserwowanie go w dającej się przewidzieć przyszłości. Obserwujemy natomiast wiele różnych rodzajów cząstek produkowanych w procesie anihilacji protonu i antyprotonu, są to np. pary naładowanych mezonów $\pi$ (rozpadające się głównie na miony i neutrina), neutralne mezony $\pi$ (rozpadające się na dwa fotony) lub pary elektron-pozyton. W procesie anihilacji mogą więc być produkowane nie tylko bozony, ale również fermiony.
ad 2) Nie, cząstki produkowane w wyżej opisanych procesach nie są składnikami cząstek anihilujących. Kreację cząstek nie będących składnikami produktów reakcji obserwujemy w wielu procesach. Jednym z najprostszych takich procesów jest proces produkcji pary mion-antymion w procesie zderzenia rozpędzonego elektronu i rozpędzonego pozytonu. Masa mionu jest około 200 razy większa od masy elektronu, a możliwość kreacji pary mion-antymion uzyskujemy dzięki energii kinetycznej zderzającej się pary elektron-pozyton.