1. Photon ad alta energia: Il processo inizia con un fotone ad alta energia, in genere un raggio gamma, che ha abbastanza energia per creare una coppia di particelle-antiparticelle.
2. Interazione con la materia: Questo fotone interagisce con un nucleo o un forte campo elettrico, come quello di un nucleo pesante.
3. Conversione di energia: L'energia del fotone viene convertita nella massa della coppia elettrone-positrone (secondo la famosa equazione di Einstein E =MC²).
4. Leggi sulla conservazione: Questo processo deve obbedire alle leggi fondamentali sulla conservazione:
* Conservazione dell'energia: L'energia totale prima e dopo l'interazione rimane la stessa.
* Conservazione del momento: Il momento totale prima e dopo l'interazione rimane lo stesso.
* Conservazione della carica: La carica totale prima e dopo l'interazione rimane la stessa (poiché un positrone ha una carica di +1 e un elettrone ha una carica di -1, la loro carica totale è zero).
5. Risultato: L'interazione produce un elettrone e un positrone, che volano in direzioni opposte per conservare lo slancio.
Punti chiave:
* Energia minima: Il fotone deve avere almeno l'energia equivalente alla massa di riposo combinata dell'elettrone e del positrone (1,022 MEV) per la produzione di coppie.
* Ruolo del nucleo: Il nucleo è necessario per conservare lo slancio durante il processo.
* Antimatter: I positroni sono le antiparticelle di elettroni. Hanno la stessa massa ma la carica opposta.
Esempi di produzione di coppie:
* Raggi cosmici: La produzione di coppie è un processo comune nel cosmo, che si verifica quando i raggi cosmici ad alta energia interagiscono con la materia.
* Reazioni nucleari: La produzione di coppie può verificarsi anche in alcune reazioni nucleari in cui vengono emessi i raggi gamma.
Applicazioni di positroni:
* Tomografia a emissione di positroni (PET): I positroni sono usati in tecniche di imaging medico come le scansioni per animali domestici per creare immagini dettagliate di organi e tessuti.
* Ricerca fisica delle particelle: I positroni sono usati negli acceleratori di particelle per studiare particelle e forze fondamentali.
