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ペア生産で運動量はどのように保存されていますか?

ペア生成は、光子(光の粒子)が原子核近くの磁場などの強い電磁場と相互作用し、電子と陽電子(電子の反粒子)に変換するプロセスです。このプロセスで勢いが保存される方法は次のとおりです。

1。初期運動量:

*システムの最初の運動量は、入ってくる光子によって運ばれます。 光子の勢いは p =e/c によって与えられます 、ここで、Eはそのエネルギー、Cは光の速度です。

2。最終的な勢い:

*最終的な運動量は、電子と陽電子によって運ばれます。両方の粒子には、 p =mV によって勢いが与えられます 、ここで、mはそれらの質量、Vは速度です。

3。運動量の保存:

*相互作用(光子運動量)の前の総運動量は、相互作用(電子および陽電子の運動量)後の総運動量に等しくなければなりません。

重要な考慮事項:

* エネルギーと質量: 光子のエネルギーは、電子と陽電子の質量エネルギーに変換されます。光子のエネルギーは、ペア産生が発生するためには、少なくとも電子ポジトロンペア(1.022 MEV)の残りの質量エネルギーに等しくなければなりません。

* 方向: 電子とポジトロンは、反対のモーメントで作成されます。これは、モーメントのベクトル合計が光子の初期運動量に等しいことを確認するために必要です。

* 核の役割: 核は、相互作用を媒介する強力な電磁場を提供するため、関与しています。全体的な勢いが保存されるように、光子からの勢いを吸収します。ただし、核は電子と陽電子よりもはるかに重いため、その反動の勢いは無視できます。

要約:

ペア生産は、物理学の基本的な保全法則の美しい例です。 運動量の保全は、省エネと電荷の保全とともに、宇宙の理解と一致する方法でプロセスが発生することを保証します。

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