正電子湮沒

正電子湮沒

正文

正電子及電子圖

正電子與電子相遇後一起消失而放出光子的過程。正電子是電子的反粒子，它的質量和電荷量與電子相同，但電荷符號相反。1929年P.A.M.狄喇克預言了正電子的存在，1932年C.D.安德森用雲室研究宇宙射線時發現了正電子。中國物理學家趙忠堯在此之前(1929～1930)曾觀測到重元素對硬γ射線有反常的吸收，並伴隨放出能量大約為5.50×105電子伏的光子,後來被證實為正、負電子對的產生和隨後正電子的湮沒輻射。
正電子湮沒主要有三種方式：自由湮沒、生成電子偶素後湮沒、參與化學反應。自由湮沒是指正電子慢化後以自由態與電子發生湮沒,在彼此相反的方向放出2個5.11×105電子伏的光子，有1/372的幾率放出 3個光子，極小的幾率放出1個或4個光子。根據狄喇克推導的二光子湮沒截面的非相對論極限，得出二光子湮沒率，re是電子的經典半徑，c是光速，ne是正電子所在處的電子密度。vλ的倒數是正電子的湮沒壽命τ，它由正電子所在處的電子密度決定，這就是利用正電子湮沒研究物質微觀結構的主要依據。
湮沒放出的兩個光子之間的夾角取決於與正電子發生湮沒的電子的動量，,θ是兩個光子之間夾角與180°的偏離角度,pz是與探測器垂直方向上電子動量的分量，me是電子質量。根據湮沒光子的角分布可以研究電子的動量分布和測定金屬的費密能。
研究正電子湮沒的另一種實驗方法是測量湮沒光子能量的都卜勒加寬△Eγ。△Eγ與電子的質量me和能量E之間的關係是。
參考書目
　P.Hautojrvi,ed.,positron in Solids, Springer-Verlag,Berlin,1979.

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