质子也是有可能的。但是,两个因素对此过程不利。一方面原子核带正电荷,因此同正电子同性相斥。另一方面正电子和电子相遇会发生湮灭。因此正电子俘获事件的几率很小。 因原子核内的中子受到其他因素的制约,稳定性和自由中子不尽相同。
电子一正电子对的产生(e lectron- Positron Pair Produetion) 电子一正电子对的产生是一个负电子和一个正 电子在原子核或基本粒子附近同时产生的过程。在 所谓外部的电子对产生中,电磁波(光子)被吸收而 产生电子对,高能下射线被吸收主要就是由于这个 效应(见附图)。所谓内部的电子对产生并不与可观 测到的电磁辐射相联系,当受激核释放出某些内部 能量时就可能出现。 电子对的产生具有重要的理论意义。它不仅是 能量物质化的一个实例,而且也是狄拉克相对论性 量子论的一个引人注目的验证。这个理论使定量地 预言产生概率、电子微分分布和动能分配成为可能。 其结论与实验结果很好地一致。参阅“相对论性1子 论,,(relativisti。quantum theory)条。 负电子 原子核 正电子 外部的电子对(电子一正电子)的产生 只有光子能量大于Zmc,~1.02兆电子伏(,为 电子质量,‘为光速)时,外部的电子对产生才有可 能,这是产生静止电子对所需的能量。比此超出的能 量h卜ZmcZ(,是光的频率,h是普朗克常量),则表 现为所产生粒子的动能;在正负粒子之间的能量分 配是无规的,例如正电子可以以大致一样的概率获 得从o至加一Zm‘2间的任何能量。由于原子核对正电 子的静电斥力,因此平均说来,正电子实际上获得比 负电子较多的能量。 动量守恒定律要求初始光子的动量转移给它所 产生的粒子。简单的计算表明,只有当第三,种粒子或 粒子系统参与此过程时,动量守恒才能满足。通常, 这第三种粒子可能是原子核,不过原则上任何带电 粒子都可以使动量重建平衡。对于正负电子间给定 的分配能量,原子核的反冲方向是任意的。因此电子 发射的方向就不固定,而是无规地分布着。由于核的 质量大,它从初始光子接受的能量就几乎近于零。关 于守恒定律的讨论可参阅“核反应”(nudear reac- tion)条。 内部电子对经常从放射性物质中发射出来。在 放射性衰变后,子核可以留有过剩的能量。尽管这个 能量通常以电磁辐射的形式释放,但是,当能量超过 ZnzcZ时,电子对产生也有可能与之竟争,其产生概率 随着释放能量的提高而增加。电子对的角关联和产 生概率还依赖于跃迁的多极级.参阅“多极辐封” (multipole radiation)、“正电子”(positron)和“童 子场论"(quantum field theory)各条。 [巴克斯特龙(G.Baekstrom)撰]
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