УПРАЖНЕНИЕ 27. АНИХИЛАЦИЯ НА ПОЗИТРОНИ

Цел на упражнението е както общо запознаване с явлението анихилация, така и обяснение с негова помощ на особености в апаратурния спектър на някои -излъчващи радионуклиди.

Теоретични бележки

Анихилация се нарича процесът на превръщане на двойка частица-античастица в други частици с по-малка или нулева маса, напр. фотони. За намираща се в покой електронно-позитронна двойка най-вероятен е процесът на анихилация с изпускане на -кванти. Както е известно, увеличаването с единица на броя на излъчените фотони води до появата в сечението за анихилация на множител от порядъка на константата на фината структура = 1/137, т. е. до намаляване на вероятността за анихилация с два порядъка. От друга страна, анихилацията с изпускане на един -квант изисква присъствието на трето тяло ядро или електрон, което да поеме импулса на откат. Тогава в израза за вероятността за анихилация ще се появи още един множител от порядъка на ³, където [cm^-3] е концентрацията на чужди атоми, осигуряващи приемането на импулса на откат, а е комптъновата дължина на вълната на електрона (). Големината на този допълнителен множител е от порядъка на ³. Следователно отношението на сеченията за трифотонна и двуфотонна анихилация ще бъде ₃/₂ , а отношението /₂ е от порядъка на ². Следователно най-вероятен е процесът на анихилация с изпускане на два -кванта.

Като източници на позитрони в лабораторни условия се използват радионуклидите ²²Na или ⁶⁴Cu, изпускащи позитрони с максимална енергия стотици keV. Тези позитрони отначало взаимодействат с веществото подобно на електроните губят енергия за йонизация и възбуждане на атомите (молекулите) в заобикалящата ги среда.

Съществуват три основни механизма на анихилация. Първият е анихилацията при свободни или квазисвободни удари на електроните с