为何电子、正电子碰撞得光子,高能光子碰撞得电子、正电子?原因只有一个,那就是它们的结构相同。
电子、正电子、光子、中微子、伽马射线暴光子等的结构是相同的,只有它们的结构相同,在碰撞后重新组合,才能得出这样的结论。其实,本质原因就是:它们都是基本粒子。
基本粒子是相互绕转的两个半元电荷,并且半元电荷不能独立存在,即半元电荷必须是组合存在,相互绕转的两个半元电荷是基本粒子存在的唯一结构,所以基本粒子的结构是确定的,只要是相互绕转的两个(必须是两个)半元电荷,就是基本粒子,否则就不是基本粒子,就是夸克、B介子、k介质等亚原子。
按照带电与否,基本粒子存在三种形式:带一个正元电荷的电量正元电荷基本粒子、带一个负元电荷的电量负元电荷基本粒子和中性基本粒子,本质都含有一个基本元电荷的电量。所以光子、正电子、电子、中微子、伽马射线暴光子在特定的环境、条件下可以相互转化。
基本粒子遵循的规律是:M^2R=Q,其中,M是基本粒子的质量、R是基本粒子的空间半径、Q是常数,并且单独的半元电荷不能独立存在,所以半元电荷未被观测到,即半元电荷必须组合存在,最简单的形式就是基本粒子存在的形式。所以必然的属性是:基本粒子的结构、带电量虽然不变,但是基本粒子的质量、半径是可变的,电子是负元电荷基本粒子、正电子是正元电荷基本粒子、光子、中微子是中性基本粒子并且可以得出结论:基本粒子的半径越小、质量也大、能量越大,反之亦然。
电子和正电子碰撞,在绝大多数情况下,湮灭会产生两个能量相同、方向相反的伽马光子。每个光子的能量精确等于电子的静止质量能,即 0.511 MeV(兆电子伏特),两个光子的总能量为 1.022 MeV。产生两个光子而非一个,是为了满足动量守恒(碰撞前总动量近似为零)。解析:正电子由两个正半元电荷组成、电子由两个负半元电荷组成,电子和正电子碰撞,半元电荷重新组合——正半元电荷与负半元电荷组合,就是两个光子——中性基本粒子。
事实上,并非所有相遇都会导致湮灭。它们也可能只是像普通带电粒子一样相互弹开,这个过程被称为巴巴散射 (Bhabha Scattering)。实际上,在电子-正电子碰撞中,最常发生的情况就是这种弹性散射,而非湮灭,即没有重新组合,碰撞后反弹散射。
当两个电子的能量足够时——不仅运动速度快还必须是多个电子,可以产生夸克-反夸克对,它们会迅速结合成各种强子,如D介子(含粲夸克)或 B介子(含底夸克),更说明:夸克、D介子、B介子等亚原子都是由基本粒子组合而成的。还有:当能量接近或超过 W 和 Z 玻色子的质量(约 80-90 GeV)时,弱相互作用力变得与电磁力相当,此时可以大量产生中微子等只参与弱相互作用的粒子,都是基本粒子结构正确的诠释。
与此同时,高能光子碰撞可以产生一对正负电子,弹性散射(光子-光子散射):两个光子碰撞后,可能并未“湮灭”而是像台球一样相互弹开,只是改变了能量和方向,产物仍是两个光子。碰撞能量足够高时,还能产生π⁰、η、η'等介子,说明上述,过程是可逆的。
解析为必须是高能光子呢?因为只有高能光子,才能具备和电子能量相当,因为不论是光子转化为电子、正电子,还是电子、正电子转化为光子,都必须遵循能量守恒定律,更准确地说,都必须遵循质能守恒定律和动量守恒定律。
根据基本粒子的规律,讨论一下电子的质量。现代理论认为,电子的质量恒定不变——确定,这一结论值得推敲。电子的来源相同,电子的质量相同,这种情况毋容置疑,但是电子的来源不同,电子的质量仍然相同——确定,值得深思。我猜想,电子和正电子碰撞生成伽马光子,这样的伽马光子再碰撞生产电子的电子的质量未必恒定,理论推测,这样产生的电子它的质量,一定和从原子直接得到的电子的质量不同,也就是说,伽马光子碰撞的得到电子的质量不等于:9.1×10^-31千克。质疑电子质量的意义——它把“基本粒子同一性”从哲学讨论变成实验上限。
光子能量更高,电子获得很大动能,总能量为:E=γmc^2, 其中 γ 是洛伦兹因子。实验上测到的是总能量和动量,通过mc^4=E^2-p^2c^2,v=0时,γ=1;v<结论:电子-正电子碰撞是一个从低能下的“毁灭”(湮灭)与“弹开”(散射),过渡到高能下的“创生”(产生新粒子)的多层次物理过程,不论高能电子与正电子还是低能电子与正电子碰撞的结构,都是基本粒子结构的诠释证明。高能光子碰撞的结果——电子和正电子,也诠释基本粒子结构的正确性。
热门跟贴