Anihilacja i kreacja materii

Prezentacja na temat: "Anihilacja i kreacja materii"— Zapis prezentacji:

1 Anihilacja i kreacja materii

2 Masa spoczynkowa ciała

3 Masa spoczynkowa ciała
Najsłynniejszy wzór szczególnej teorii względności E =mc2 mówi, że energia i masa, są w pewnym sensie tożsame.

4 Masa spoczynkowa ciała
Najsłynniejszy wzór szczególnej teorii względności E =mc2 mówi, że energia i masa, są w pewnym sensie tożsame. Wynika z niego, że

5 Masa spoczynkowa ciała
Najsłynniejszy wzór szczególnej teorii względności E =mc2 mówi, że energia i masa, są w pewnym sensie tożsame. Wynika z niego, że materię o masie m można zanihilować, czyli zamienić w ilość energii E=mc2

6 Masa spoczynkowa ciała
Najsłynniejszy wzór szczególnej teorii względności E =mc2 mówi, że energia i masa, są w pewnym sensie tożsame. Wynika z niego, że materię o masie m można zanihilować, czyli zamienić w ilość energii E=mc2 i na odwrót:

7 Masa spoczynkowa ciała
Najsłynniejszy wzór szczególnej teorii względności E =mc2 mówi, że energia i masa, są w pewnym sensie tożsame. Wynika z niego, że materię o masie m można zanihilować, czyli zamienić w ilość energii E=mc2 i na odwrót: - z energii E można wykreować ilość materii m=E/c2.

8 Masa spoczynkowa ciała
Najsłynniejszy wzór szczególnej teorii względności E =mc2 mówi, że energia i masa, są w pewnym sensie tożsame. Wynika z niego, że materię o masie m można zanihilować, czyli zamienić w ilość energii E=mc2 i na odwrót: - z energii E można wykreować ilość materii m=E/c2. Ze wzoru tego wnika, że energia odpowiadająca masie spoczynkowej elektronu (energia jaką otrzymalibyśmy anihilując elektron) jest:

9 Masa spoczynkowa ciała
Najsłynniejszy wzór szczególnej teorii względności E =mc2 mówi, że energia i masa, są w pewnym sensie tożsame. Wynika z niego, że materię o masie m można zanihilować, czyli zamienić w ilość energii E=mc2 i na odwrót: - z energii E można wykreować ilość materii m=E/c2. Ze wzoru tego wnika, że energia odpowiadająca masie spoczynkowej elektronu (energia jaką otrzymalibyśmy anihilując elektron) jest: E=mc2 = 0,51MeV.

10 Anihilacja materii

11 Anihilacja materii Anihilacja jest to proces oddziaływania cząstki z odpowiadającą jej antycząstką, podczas którego cząstka i antycząstka* zostają zamienione na fotony.

12 Anihilacja materii Anihilacja jest to proces oddziaływania cząstki z odpowiadającą jej antycząstką, podczas którego cząstka i antycząstka* zostają zamienione na fotony. * Każda cząstka elementarna (materia) ma swoją antycząstkę (antymateria). Cząstka i jej antycząstka różnią się znakiem ładunku elektrycznego oraz liczb kwantowych (izospin, dziwność, liczba barionowa…) Antycząstka elektronu e- to pozyton e+ o ładunku dodatnim, takim samym co do wartości jak ten, który posiada elektron, a masie i spinie takim samym jak elektron.

13 Anihilacja materii Anihilacja jest to proces oddziaływania cząstki z odpowiadającą jej antycząstką, podczas którego cząstka i antycząstka* zostają zamienione na fotony. Najprostszym przykładem jest anihilacja pary elektron-pozyton: e+ + e- → 2γ.

14 Anihilacja materii Anihilacja jest to proces oddziaływania cząstki z odpowiadającą jej antycząstką, podczas którego cząstka i antycząstka* zostają zamienione na fotony. Najprostszym przykładem jest anihilacja pary elektron-pozyton: e+ + e- → 2γ. Zasada zachowania pędu wymaga, aby w procesie anihilacji powstawały dwa fotony, których suma pędów jest taka jak suma pędów elektronu i pozytonu przed anihilacją, a suma ich energii jest równa sumie energii spoczynkowych elektronu i pozytonu przed anihilacją: E=2mc2.

15 Anihilacja materii Anihilacja jest to proces oddziaływania cząstki z odpowiadającą jej antycząstką, podczas którego cząstka i antycząstka* zostają zamienione na fotony. Najprostszym przykładem jest anihilacja pary elektron-pozyton: e+ + e- → 2γ. Zasada zachowania pędu wymaga, aby w procesie anihilacji powstawały dwa fotony, których suma pędów jest taka jak suma pędów elektronu i pozytonu przed anihilacją, a suma ich energii jest równa sumie energii spoczynkowych elektronu i pozytonu przed anihilacją: E=2mc2. - + e+ e-- mv 2mv l -- _ h

16 Anihilacja materii Anihilacja jest to proces oddziaływania cząstki z odpowiadającą jej antycząstką, podczas którego cząstka i antycząstka* zostają zamienione na fotony. Najprostszym przykładem jest anihilacja pary elektron-pozyton: e+ + e- → 2γ. Zasada zachowania pędu wymaga, aby w procesie anihilacji powstawały dwa fotony, których suma pędów jest taka jak suma pędów elektronu i pozytonu przed anihilacją, a suma ich energii jest równa sumie energii spoczynkowych elektronu i pozytonu przed anihilacją: E=2mc2. - + e+ e-- mv 2mv l -- _ h Jeśli prędkości elektronu i pozytonu v są zaniedbywalnie małe to dla energii zachodzi: 2mc2 = h .

17 Anihilacja materii Anihilacja jest to proces oddziaływania cząstki z odpowiadającą jej antycząstką, podczas którego cząstka i antycząstka* zostają zamienione na fotony. Najprostszym przykładem jest anihilacja pary elektron-pozyton: e+ + e- → 2γ. Zasada zachowania pędu wymaga, aby w procesie anihilacji powstawały dwa fotony, których suma pędów jest taka jak suma pędów elektronu i pozytonu przed anihilacją, a suma ich energii jest równa sumie energii spoczynkowych elektronu i pozytonu przed anihilacją: E=2mc2. - + e+ e-- mv 2mv l -- _ h Jeśli prędkości elektronu i pozytonu v są zaniedbywalnie małe to dla energii zachodzi: 2mc2 = h . Podstawiając dane znajdujemy l=ok.124pm. Obliczona długość fali odpowiada promieniowaniu gamma.

18 Anihilacja materii Anihilacja materii jest najbardziej wydajnym, znanym źródłem energii. Porównajmy ilości energii:

19 Anihilacja materii Anihilacja materii jest najbardziej wydajnym, znanym źródłem energii. Porównajmy ilości energii: spalenie1kg węgla daje ok MJ

20 Anihilacja materii Anihilacja materii jest najbardziej wydajnym, znanym źródłem energii. Porównajmy ilości energii: spalenie1kg węgla daje ok MJ rozszczepienie 1kg 235U ok. Problem tylko w tym, że we wszechświecie nie mamy antymaterii. Fizycy potrafią ją wytwarzać w laboratoriach w ilościach kilku, kilkunastu cząstek. Droga do wykorzystania energii otrzymywanejpodczas anihilacji materii wydaje się bardzo daleka.

21 Anihilacja materii Anihilacja materii jest najbardziej wydajnym, znanym źródłem energii. Porównajmy ilości energii: spalenie1kg węgla daje ok MJ rozszczepienie 1kg 235U ok. anihilacja 1kg śmieci ok.

22 Anihilacja materii Anihilacja materii jest najbardziej wydajnym, znanym źródłem energii. Porównajmy ilości energii: spalenie1kg węgla daje ok MJ rozszczepienie 1kg 235U ok. anihilacja 1kg śmieci ok. Problem tylko w tym, że we wszechświecie nie mamy antymaterii. Fizycy potrafią ją wytwarzać w laboratoriach w ilościach kilku, kilkunastu cząstek.

23 Anihilacja materii Anihilacja materii jest najbardziej wydajnym, znanym źródłem energii. Porównajmy ilości energii: spalenie1kg węgla daje ok MJ rozszczepienie 1kg 235U ok. anihilacja 1kg śmieci ok. Problem tylko w tym, że we wszechświecie nie mamy antymaterii. Fizycy potrafią ją wytwarzać w laboratoriach w ilościach kilku, kilkunastu cząstek. Droga do wykorzystania energii otrzymywanej podczas anihilacji materii wydaje się bardzo daleka.

24 Kreacja materii (tworzenie par)
Kreacja par to proces powstania pary cząstka-antycząstka z energii np. fotonu. Jest to proces odwrotny do anihilacji.

25 Kreacja materii (tworzenie par)
Kreacja par to proces powstania pary cząstka-antycząstka z energii np. fotonu. Jest to proces odwrotny do anihilacji. W pewnych sytuacjach, foton np. o energii dwóch mas spoczynkowych elektronu, tj , oddziałując z materią przestaje istnieć i w to miejsce pojawiają się: cząstka elektron i antycząstka pozyton.

26 Kreacja materii (tworzenie par)
Kreacja par to proces powstania pary cząstka-antycząstka z energii np. fotonu. Jest to proces odwrotny do anihilacji. W pewnych sytuacjach, foton np. o energii dwóch mas spoczynkowych elektronu, tj , oddziałując z materią przestaje istnieć i w to miejsce pojawiają się: cząstka elektron i antycząstka pozyton. W procesie tym są spełnione zasady zachowania pędu i energii.

27 Kreacja materii (tworzenie par)
Kreacja par to proces powstania pary cząstka-antycząstka z energii np. fotonu. Jest to proces odwrotny do anihilacji. W pewnych sytuacjach, foton np. o energii dwóch mas spoczynkowych elektronu, tj , oddziałując z materią przestaje istnieć i w to miejsce pojawiają się: cząstka elektron i antycząstka pozyton. W procesie tym są spełnione zasady zachowania pędu i energii. Tak jak w przypadku anihilacji materii fizycy potrafią kreować materię tylko na poziomie cząstek elementarnych.