Анігіляція

Анігіля́ція (пізньолат. annihіlatio, від лат. annihilare — зводити до нуля, з an — до і nihil — ніщо) — взаємодія елементарної частинки та античастинки з їх кінцевим перетворенням на випромінювання. Ефект, зворотний до народження пари частинка — античастинка з вакууму. Єдине, що обмежує процес анігіляції, — це збереження закони.

Класичним прикладом є процес анігіляції електрона e^- та позитрона e^+. Кванти електромагнітного поля — фотони, що утворюються після знищення протилежних зарядів, — наслідують енергію та імпульс пари, проте їх кількість залежить від напрямків спінів (величин, що характеризують обертальний рух елементарної частинки) електрона й позитрона. Якщо вони антипаралельні та в сумі дають нуль, то утворюються два фотони з антипаралельними спінами. Якщо спіни паралельні й додаються, то утворюється трійка фотонів. У двох з них спіни антипаралельні, а третій наслідує сумарний спін пари (спін електрона або позитрона дорівнює ± ħ/2, а спін фотона —± ħ).

Анігіляція пар (як і їх народження) є релятивістським ефектом та пов’язана з подвійністю розв’язків релятивістських хвильових рівнянь щодо знаку енергії. Проблема виникла 1928, коли П. Дірак запропонував своє хвильове рівняння та отримав з нього подібні розв’язки. З метою пояснення протиріч, пов’язаних з від’ємним знаком енергії, йому довелося створити теорію вакууму (т. з. теорія дірок) — простору, у якому зайняті всі стани від’ємних енергій і вільні всі стани додатних. У такій системі будь-який вільний стан з від’ємною енергією (–Е) сприймається як частинка з додатною енергією (+Е) та зарядом, протилежним заряду частинки з додатною енергією. Тобто коли йдеться про електрони заряду е–, то подібні дірки будуть позитронами із зарядом е+. Вільний стан — т. з. дірку — може зайняти будь-яка частинка з е– та (+Е), компенсуючи її. Це і є анігіляція.

Такий фізичний процес відбувається лише у випадку, коли властивості частинки обмежені принципом Паулі (один стан — одна частинка), тобто мають напівцілий спін. Проте частинки з цілим спіном, як π-мезони (див. Мезони), теж характеризуються наявністю античастинок і описуються релятивістськими хвильовими рівняннями другого порядку, розв’язки яких так само є симетричними за знаком енергії.

Таким чином, частинки та античастинки можуть народжуватися парами з вакууму чи анігілювати.

Література

1. Вакарчук І. О. Квантова механiка. 4-те вид., допов. Львiв : Львівський національний університет імені Івана Франка, 2012. 872 с. URL: http://old.physics.lnu.edu.ua/depts/KTF/books/QM4/QM4.pdf
2. Давидов О. С. Квантова механіка / Пер. з рос. В. М. Локтєва. Київ : Академперіодика, 2012. 706 с.
3. Кобушкін О. П. Квантова механіка. Київ : Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського», 2016. 253 с. URL: http://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/18348/1/Kvantova_mexanika_Kobushkin.pdf

Автор ВУЕ

О. О. Боргардт

Покликання на цю статтю: Боргардт О. О. Анігіляція // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Анігіляція (дата звернення: 10.10.2026).

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 25.02.2020