La produzione di coppie è il processo in cui un fotone (una particella di luce) interagisce con un forte campo elettromagnetico, come il campo vicino a un nucleo atomico e si converte in un elettrone e un positrone (l'antiparticella dell'elettrone). Ecco come lo slancio è conservato in questo processo:

1. Momentum iniziale:

* Il momento iniziale del sistema è trasportato dal fotone in arrivo. Il momento di un fotone è dato da p =e/c , dove E è la sua energia e C è la velocità della luce.

2. Momentum finale:

* Il momento finale è trasportato dall'elettrone e dal positrone. Entrambe le particelle hanno un momento somministrato da p =mv , dove m è la loro massa e V è la loro velocità.

3. Conservazione del momento:

* Il momento totale prima dell'interazione (momento del fotone) deve essere uguale al momento totale dopo l'interazione (slancio elettronico e positrone).

Considerazioni importanti:

* Energia e massa: L'energia del fotone viene convertita nell'energia di massa dell'elettrone e del positrone. L'energia del fotone deve essere almeno uguale all'energia di massa del resto della coppia elettrone-positrone (1,022 MEV) per la produzione di coppie.

* Direzione: L'elettrone e il positrone sono creati con momento opposto. Ciò è necessario per garantire che la somma vettoriale del loro momento sia uguale al momento iniziale del fotone.

* Il ruolo del nucleo: Il nucleo è coinvolto perché fornisce un forte campo elettromagnetico per mediare l'interazione. Assorbe un po 'di slancio dal fotone per garantire che lo slancio complessivo sia conservato. Tuttavia, il nucleo è molto più pesante dell'elettrone e del positrone, quindi il suo momento di rinculo è trascurabile.

In sintesi:

La produzione di coppie è un bellissimo esempio delle leggi fondamentali sulla conservazione della fisica. La conservazione del momento, insieme al risparmio energetico e alla conservazione della carica, garantisce che il processo si verifichi in modo coerente con la nostra comprensione dell'universo.