इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन विलोपन: Difference between revisions
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Latest revision as of 08:51, 17 April 2023
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इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन विलोपन तब होता है जब इलेक्ट्रॉन (
e−
) और पॉज़िट्रॉन (
e+
, इलेक्ट्रॉन का प्रतिकण) टकराते हैं। कम ऊर्जा पर, टक्कर का परिणाम इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन का विनाश और ऊर्जावान फोटॉन का निर्माण होता है:
e−
+
e+
→
γ
+
γ
उच्च ऊर्जा पर, अन्य कण, जैसे कि बी मेसॉन या डब्ल्यू और जेड बोसॉन, बनाए जा सकते हैं। सभी प्रक्रियाओं को कई संरक्षण नियमों (भौतिकी) को पूरा करना चाहिए, जिनमें निम्न सम्मिलित हैं:
- विद्युत आवेश का संरक्षण। पहले और बाद में शुद्ध विद्युत आवेश शून्य होता है।
- रैखिक गति और कुल ऊर्जा का संरक्षण। यह एकल फोटॉन के निर्माण को प्रतिबंधित करता है। चूँकि, क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत में इस प्रक्रिया की अनुमति है; विनाश के उदाहरण देखें।
- कोणीय गति का संरक्षण।
- कुल (अर्थात शुद्ध) लेप्टान संख्या का संरक्षण, जो कि लेप्टानों की संख्या (जैसे कि इलेक्ट्रॉन) ऋणात्मक एंटीलेप्टन्स (जैसे पॉज़िट्रॉन) की संख्या है; इसे (शुद्ध) पदार्थ कानून के संरक्षण के रूप में वर्णित किया जा सकता है।
किसी भी दो आवेशित वस्तुओं की तरह, इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन भी लोचदार बिखरने से सामान्य रूप से नष्ट किए बिना एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया कर सकते हैं।
कम ऊर्जा वाली स्थिति
अंतिम अवस्था के लिए बहुत ही सीमित संभावनाएं हैं। सबसे संभावित दो या दो से अधिक गामा फोटॉन का निर्माण है। ऊर्जा और रैखिक संवेग का संरक्षण केवल एक फोटॉन के निर्माण को रोकता है। (इस नियम का अपवाद कसकर बंधे परमाणु इलेक्ट्रॉनों के लिए हो सकता है।[1]) सबसे सामान्य स्थिति में, दो गामा फोटॉन बनाए जाते हैं, जिनमें से प्रत्येक में इलेक्ट्रॉन या पॉज़िट्रॉन (0.511 MeV) की शेष ऊर्जा के बराबर फोटॉन ऊर्जा होती है।[2] संदर्भ का एक सुविधाजनक संरचना वह है जिसमें विनाश से पहले प्रणाली में कोई शुद्ध रैखिक गति नहीं होती है; इस प्रकार, टक्कर के बाद गामा फोटोन विपरीत दिशाओं में उत्सर्जित होते हैं। तीन का बनना भी सामान्य है, क्योंकि कुछ कोणीय संवेग अवस्थाओं में, आवेश समता को बनाए रखने के लिए यह आवश्यक है।[3] किसी भी बड़ी संख्या में फोटॉन बनाना भी संभव है, किन्तु प्रत्येक अतिरिक्त गामा फोटॉन के साथ संभावना कम हो जाती है क्योंकि इन अधिक जटिल प्रक्रियाओं में संभाव्यता आयाम कम होता है।
चूंकि न्युट्रीनो का द्रव्यमान भी इलेक्ट्रॉनों की तुलना में कम होता है, इसलिए यह भी संभव है - किन्तु विनाश के लिए एक या अधिक न्यूट्रिनो एंटीन्यूट्रिनो जोड़े उत्पन्न करने की अत्यधिक संभावना नहीं है। इस प्रकार की प्रक्रिया की संभावना फोटॉनों में विनाश की तुलना में 10000 गुना कम होने की संभावना है। किसी भी अन्य कणों के लिए भी यही सच होगा, जो प्रकाश के रूप में हैं, जब तक कि वे इलेक्ट्रॉनों के साथ कम से कम एक मौलिक इंटरेक्शन साझा करते हैं और कोई संरक्षण नियम इसे मना नहीं करता है। चूँकि, ऐसे अन्य कणों की जानकारी नहीं है।
उच्च ऊर्जा की स्थिति
यदि या तो इलेक्ट्रॉन या पॉज़िट्रॉन, या दोनों में पर्याप्त गतिज ऊर्जा है, तो अन्य भारी कण (जैसे डी मेसन या बी मेसॉन) भी उत्पन्न हो सकते हैं, क्योंकि उन कणों की शेष ऊर्जा प्रदान करने के लिए सापेक्ष वेगों में पर्याप्त गतिज ऊर्जा होती है। . वैकल्पिक रूप से, फोटॉन और अन्य प्रकाश कणों का उत्पादन संभव है, किन्तु वे उच्च गतिज ऊर्जा के साथ उभरेंगे।
कमजोर अंतःक्रिया के वाहक, डब्लू और जेड बोसोन के द्रव्यमान के पास और उससे परे ऊर्जा पर, कमजोर बल की ताकत विद्युत चुंबकत्व बल के बराबर हो जाती है।[3] परिणामस्वरूप, न्यूट्रिनो जैसे कणों का उत्पादन करना बहुत आसान हो जाता है जो केवल अन्य पदार्थों के साथ कमजोर रूप से संपर्क करते हैं।
कण त्वरक में इलेक्ट्रॉन-पॉजिट्रॉन विनाश द्वारा अभी तक उत्पादित सबसे भारी कण जोड़े डब्ल्यू बोसॉन
W+
–
W−
जोड़े (द्रव्यमान 80.385 GeV/c2 × 2) हैं। सबसे भारी एकल-आवेशित कण जेड बोसोन (द्रव्यमान 91.188 GeV/c2) है। अंतर्राष्ट्रीय रैखिक कोलाइडर के निर्माण के लिए ड्राइविंग प्रेरणा इस प्रकार हिग्स बॉसन (द्रव्यमान 125.09 GeV/c2) का उत्पादन करना है।[citation needed]
व्यावहारिक उपयोग
इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन विलोपन प्रक्रिया पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी (पीईटी) और पॉज़िट्रॉन एनिहिलेशन स्पेक्ट्रोस्कोपी (पीएएस) के आधार पर निर्भर भौतिक घटना है। इसका उपयोग इलेक्ट्रॉन पॉज़िट्रॉन एनीहिलेशन रेडिएशन के कोणीय सहसंबंध नामक तकनीक द्वारा फर्मी सतह और धातुओं में बैंड संरचना को मापने की विधि के रूप में भी किया जाता है।
इसका उपयोग परमाणु संक्रमण के लिए भी किया जाता है।
पॉज़िट्रॉन एनीहिलेशन स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग धातुओं और अर्धचालकों में क्रिस्टलोग्राफिक दोषों के अध्ययन के लिए भी किया जाता है;
इसे रिक्ति-प्रकार के दोषों के लिए एकमात्र प्रत्यक्ष जांच माना जाता है।[4]
विपरीत प्रतिक्रिया
व्युत्क्रम प्रतिक्रिया, इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन निर्माण, दो-फोटॉन भौतिकी द्वारा नियंत्रित युग्म उत्पादन का एक रूप है।
यह भी देखें
- भाभा प्रसार
- कणों की सूची
- मीटनर-हपफेल्ड प्रभाव
- जोड़ी उत्पादन
- पॉजिट्रोनियम
संदर्भ
- ↑ L. Sodickson; W. Bowman; J. Stephenson; R. Weinstein (1970). "Single-Quantum Annihilation of Positrons". Physical Review. 124 (6): 1851–1861. Bibcode:1961PhRv..124.1851S. doi:10.1103/PhysRev.124.1851.
- ↑
W.B. Atwood, P.F. Michelson, S.Ritz (2008). "Una Ventana Abierta a los Confines del Universo". Investigación y Ciencia (in español). 377: 24–31.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ↑ 3.0 3.1 D.J. Griffiths (1987). Introduction to Elementary Particles. Wiley. ISBN 0-471-60386-4.
- ↑ F. Tuomisto and I. Makkonen (2013). "Defect identification in semiconductors with positron annihilation: Experiment and theory". Reviews of Modern Physics. 85 (4): 1583–1631. Bibcode:2013RvMP...85.1583T. doi:10.1103/RevModPhys.85.1583. hdl:10138/306582. S2CID 41119818.
