Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

14 frågor/svar hittade

Partiklar [20569]

Fråga:
När en elektron och en positron möts, kommer de annihileras men varför omvandlas de till flera fotoner och inte bara en?
/Albert J, kitas gymnasium, göteborg

Svar:
Den normala annihilationsprocessen är

e+ + e- --> 2 g

Fotonerna har energin 0.511 MeV (elektronens/positronens vilomassa är 0.511 MeV) och går ut i motsatta riktningar.

Förutom leptontal och energi måste processen bevara rörelsemängd. Detta går endast med minst två fotoner. Om elektronerna annihileras i vila (vilket är det normala) skulle sluttillståndet vara en foton med energin E=1.022 MeV. Denna foton har rörelsemängden p=E/c, vilket skiljer sig från begynnelsetillståndets p=0.

Bevarandet av rörelsemängden medför även att de två fotonerna måste ha samma energi (0.511 MeV).

Tre-foton annihilation förekommer men det är sällsynt, se Electron–positron_annihilation#Low_energy_case .
/Peter E

Nyckelord: annihilation [14];

*

Kraft-Rörelse [20314]

Fråga:
Hur är det med gravitationskraften mellan materia och antimateria.

Är den attraherande eller repellerande.

Är graviationen attraherande mellan två partiklar av antimateria.
/benny b, livets, finspång

Svar:
Gravitationen har bara en "laddning", så det finns ingen "antigravitation". Antimateria utövar alltså samma attraherande kraft både på materia och antimateria. Detta är den allmänt accepterade hypotesen bland fysiker. Den experimentella stödet för detta är emellertid fortfarande mycket svagt, se Gravitational_interaction_of_antimatter . Orsaken till att kunskapen är så begränsad är att antipartiklar och partiklar annihilerar (förintas) när de kommer nära varandra. Dessutom är de flesta partiklar laddade, vilket gör det svårt att mäta den mycket svaga gravitationen i närvaro av den relativt starka elektromagnetiska kraften.

Den elektromagnetiska kraften har som alla vet två laddningar, positiv och negativ. Den starka kraften (färgkraften) har tre laddningar, röd, grön och blå.
/Peter E

Nyckelord: kraftverkningar [9]; antimateria [16]; annihilation [14];

*

Partiklar [19966]

Fråga:
Om materia och antimateria träffar varandra bildas bara fotoner. Innebär detta att den minsta beståndsdelen i universum (all materia) är fotoner ? Då blir diskussionen om andra minsta beståndsdelar onödig eller ? Tex om det är kvarkar, strängar mm ? Allt består i grunden av fotoner ?
/Göran A, Kungsbacka

Svar:
Annihilation uppstår när en partikel möter en antipartikel, och materia transformeras till energi i någon form.

Annihilation avser processer där en subatomär partikel kolliderar med sin antipartikel och förintas. Den totala energin som frigörs då (den massekvivalenta energin plus partiklarnas rörelseenergi) omvandlas direkt till elektromagnetisk strålning (QED) och i vissa fall till nya subatomära partiklar (QCD). Partikeln och dess antipartikel har exakt motsatta kvanttal och deras summa försvinner, så att också den resulterande skurens nya partiklar har i sin helhet kvanttal som är lika med noll.

Sluttillståndet kan alltså förutom fotoner även innehålla t.ex. kraftförmedlingspartiklarna gluoner eller W/Z.

Nej, mörk materia kan inte vara fotoner eftersom dessa växelverkar med materia genom partiklarnas laddning. Själva definitionen av mörk materia är ju att den inte växelverkar med materia på annat sätt än genom gravitationen.

Se även fråga 12396 19254 och mörk materia .
/Peter E

Nyckelord: annihilation [14]; mörk materia [16];

*

Partiklar [19385]

Fråga:
Hej! Partiklar och antipartiklar av samma slag annihilerar. Men hur är det om de är av olika slag? En positron och en neutron, om de träffas så blir det en proton och strålning som resultat eller vad?? Och en antineutrin som träffar på en proton(ex.-vis) blir det någon reaktion? Med vad resultat? (Beklagar den flerdelade frågan, men delarna hör liksom ihop.)
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Thomas! Partiklar av olika slag kan inte annihilera med varandra.

En lepton och en kvark växelverkar med svag och eventuellt elektromagnetisk växelverkan, men slutresultatet blir alltid minst en lepton och en kvark.

En positron och en neutron kan bilda en proton och en anti-neutrino -- leptontalet måste bevaras.

Anti-neutrino plus proton är ju omvändningen av ovanstående reaktion.

Se fråga 19254 för en beskrivning vad som händer när sammansatta partiklar, t.ex. nukleoner, reagerar med varandra.
/Peter E

Nyckelord: annihilation [14]; antimateria [16];

*

Partiklar [19254]

Fråga:
Vad händer när en proton och en antiproton annihileras?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
1. En elektron och dess antipartikel, positron, förintas om de träffar på varandra. Det lär gälla även en proton och dess antipartikel, antiprotonen. Men hur kan då kvarkar och antikvarkar hålla sams? Mesoner sönderfaller men de annihilerar inte.

2.Skulle en "deuteriumkärna" kunna bestå av en proton och en antineutron? De är ju inte varandras antipartiklar.
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Hej Thomas!

1 Protonen och antiprotonen är ju sammansatta av kvarkar resp. antikvarkar. Till skillnad från elektron/positron så annihileras inte hela partikeln utan bara ett kvark-antikvark par, se figuren nedan från länk 2. Se även fråga 15922 .

Från Annihilation#Proton-antiproton_annihilation :

When a proton encounters its antiparticle (and more generally, if any species of baryon encounters any species of antibaryon), the reaction is not as simple as electron-positron annihilation. Unlike an electron, a proton is a composite particle consisting of three "valence quarks" and an indeterminate number of "sea quarks" bound by gluons. Thus, when a proton encounters an antiproton, one of its constituent valence quarks may annihilate with an antiquark, while the remaining quarks and antiquarks will undergo rearrangement into a number of mesons (mostly pions and kaons), which will fly away from the annihilation point. The newly created mesons are unstable, and will decay in a series of reactions that ultimately produce nothing but gamma rays, electrons, positrons, and neutrinos. This type of reaction will occur between any baryon (particle consisting of three quarks) and any antibaryon (consisting of three antiquarks). Antiprotons can and do annihilate with neutrons, and likewise antineutrons can annihilate with protons.

2 Som synes ovan är svaret nej. En proton och en antineutron annihileras på samma sätt som proton/antiproton.



/Peter E

Nyckelord: annihilation [14]; antimateria [16]; kvark [11];

*

Partiklar [18943]

Fråga:
Hej! Kan ni vara snälla att svara på några frågor så att en 13 åring kan förstå?

1 Hur gör man antimateria?

2 Hur kan man jobba med antimateria utan att allt exploderar?

3 Varför exploderar antimateria och vanlig materia om de kommer i kontakt med varandra?

4 Kan det bildas planeter stenar och solar av antimateria?

5 Det verkar finnas en massa olika teorier om varför det finns mer materia än antimateria.

Vilken av dem är troligast?

6 Finns det andra sorters materia?
/Ronja B, färe, osby

Svar:
Ronja! Jag skall försöka.

1 Man accelererar partiklar med hjälp av en accelerator, se accelerator och Particle_accelerator . Ofta använder man kolliderare där man låter pariklarna gå runt åt båda hållen och kollidera i några punkter. Vid kollisionerna bildas partikel/antipartikelpar i en process som kallas parbildning .

2 Om bara antipartiklarna är stabila (t.ex. antiprotoner) räcker det att hålla dem separerade från materia. För detta lagrar man antipartiklarna i en Lagringsring som är ett lufttomt rör med magneter. För antiprotoner hade man på CERN en ring som kallades LEAR Low_Energy_Antiproton_Ring .

3 Om en partikel och en antipartikel kommer nära varandra så förintar de varandra i en process som kallas annihilation . Energin blir till gammastrålning eller partikel/antipartikelpar.

4 I princip ja, om antimaterian är separerad från materian. Men det är ganska säkert att det inte finns stora mängder antimateria i universum.

5 Ja, det finns flera teorier, men ingen allmänt accepterad och de är alla svåra att förstå. Man kan säga att om det inte varit ett litet överskott av materia så hade vi inte funnits för att kunna fundera på detta. Universum hade bestått av bara strålning. De teorier som finns är inte lätta att förstå: Baryon_asymmetry .

6 Nej, inte enligt standardmodellen (se fråga 18849 ) som är allmänt accepterad.

Se vidare 16426 , 17502 och nedanstående länkar.
/Peter E

Nyckelord: antimateria [16]; annihilation [14]; parbildning [7];

*

Partiklar [18672]

Fråga:
Hej!

Jag funderade på det, om energi inte kan skapas eller förbrukas, betyder det då att det finns en bestämd mängd elektroner på jorden som exempel? Läste något om att jorden har någon form av "elektronflöde" runt omkring sig också, så kan elektroner vandra mellan planeter och solsystem eller är dem bundna till ett mer begränsat område?
/Mathias H, Komvux, GBG

Svar:
Nej, om det bara finns energi så kan partiklar skapas. Men inte hur som helst. Elektroner måste t.ex. bevara leptontalet. Detta betyder att elektroner alltid skapas i par (parbildning): en elektron och en positron (elektronens antipartikel). Men en positron kan inte befinna sig i en sjö av elektroner. Den träffar snart på en elektron och försvinner i form av två fotoner med energin 511 keV (annihilation).

Så i princip är antalet elektroner och antalet nukleoner (protoner+neutroner) konstant. Elektronerna kan röra sig fritt, men eftersom attraktionen mellan positiva och negativa laddningar är stor, så blir stjärnor, planeter etc. inte laddade. Skulle en planet t.ex. bli positivt laddad skulle den snart dra till sig negativa elektroner från omgivningen.
/Peter E

Nyckelord: annihilation [14]; parbildning [7]; antimateria [16];

*

Partiklar [17504]

Fråga:
Hej! Neutriner är det gott om och antineutriner också, antar jag. Det innebär att de kan träffas och annihilera, trots att de inte ofta växelverkar. Skulle den strålningsenergin som uppstår vara mätbar? Om ja så: Har den påvisats, mätts och med vad resultat?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
I princip kan de annihilera, men sannolikheten är mycket låg. Effekten har inte observerats. Anledningen till att det är svårt att observera neutrinoannihilation är dels att vilomassan är låg (vilket begränsar sluttillstånden), att de är oladdade (elektroner och positroner binds innan de annihilerar, fråga 16235 ) och att man inte kan fokusera neutrinostrålar.

Se även länk 1.
/Peter E

Nyckelord: annihilation [14]; neutrino [16];

1 http://www.madsci.org/posts/archives/2006-10/1161025690.Ph.r.html

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [16235]

Fråga:
Hej! Om en positron och en elektron träffar varandra så annihileras de och två fotoner sänds ut för att rörelsemängden skall bevaras; fotonerna då motriktade varandra. Men om den ena partikels rör sig vid träffen, kommer då fotonerna att gå med en vinkel skildfrån 180 grader eller kommer ena fotonen att få en högre frekvens/större energi eftersom den hade en energi redan vid träffen. (Eller är det så att för att reaktionen skall ske måste partiklarna röra sig med försumbar hastighet?)
/Thomas Å, Arlandagymnasiet, Märsta

Svar:
Thomas! Sannolikheten för annihilation är högre för lägre relativ hastighet hos elektron/positron. Normalt bildas positronium och paret förintas i positroniums grundtillstånd. Energin hos det två annihilationsfotonerna är då mycket nära mec2, men inte exakt. Man kan se i ett gammaspektrum som innehåller en annihilationstopp vid 511 keV att denna är lite bredare än omgivande gamma-toppar.

Men man har även annihilation i flykten, och då får man annihilationsfotoner vars energi avviker från 511 keV och som inte går ut i exakt motsatta riktningar. För normala positronenergier från radioaktiva sönderfall (mindre än några få MeV) är annihilation i flykten försumbar.

Se vidare Electron-positron_annihilation och Positronium . Länk 1 är en ganska avancerad men pedagogisk artikel om annihilation i flykten.
/Peter E

Nyckelord: annihilation [14];

1 http://teachers.web.cern.ch/teachers/archiv/HST2001/bubblechambers/glug.pdf

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [15922]

Fråga:
Materia och antimateria trivs ju inte ihop utan annihileras till strålning. Mesoner består av en kvark och en antikvark. Men kan de då alls existera?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Materia och antimateria trivs ju inte ihop utan annihileras till strålning. Mesoner består av en kvark och en antikvark. Men kan de då alls existera? Eller är anti i antikvarkar av annan innebörd än anti i antimateria? Annihilerar även elektronneutriner och deras antineutriner?
/Thomas Å, Arlandagymnasiet, Märsta

Svar:
Ja det kan tyckas konstigt att antipartiklar inte annihilerar varandra, men det finns andra saker som måste bevaras, t.ex. laddning. Låt oss titta på den först upptäckta mesonen, p-mesonen eller pionen.

Den neutrala pionen består som synes i nedanstående figur av en up-kvark och en anti-up-kvark eller en ner-kvark och en anti-ner kvark (i själva verket är pionen en kombination av dessa). Dessa kan utan problem annihilera precis som en elektron och en positron. Kvar blir bara två fotoner med hög energi. Eftersom det är en elektromagnetisk process går den mycket snabbt - medellivslängden för p0 är 10-16 sekunder.

De laddade pionerna är kombinationer av en kvark och en anti-kvark av en annan typ. Den negativa pionen består av en ner-kvark och en anti-upp-kvark. Denna kombination kan inte annihilera eftersom kvark och anti-kvark är av olika typ. Dessutom kan det inte bli bara strålning kvar eftersom laddningen måste bevaras. Den negativa pionen måste därför sönderfalla med den svaga växelverkan via den intermediära bosonen W-. Detta tar mycket längre tid, och jämfört med p0 är p- "nästan stabil" med en livslängd på 10-8 sekunder. Se vidare Pion .

Såvitt jag förstår kan elektronneutriner annihilera med anti-elektronneutriner men sannolikheten att de skall växelverka är mycket liten.



/Peter E

Se även fråga 1424

Nyckelord: annihilation [14]; antimateria [16]; kvark [11];

*

Partiklar [12058]

Fråga:
Jag har hört, att om en partikel och dess motsvarande antipartikel möts, omvandlas de till energi. Måste det finnas materia för energin att påverka? Vad händer om kollisionen mellan partiklarna inträffar i vacuum, där ingen materia finns?
/Marcus B, Östrabogymnasiet, Uddevalla

Svar:
Tänk dig att en elektron och en antielektron (positron) möts vid låg hastighet i vakuum. De kan då förinta (annihilera) varandra. Då bildas två fotoner (gammakvanta) som sänds ut i motsatt riktning. Fotonernas energi är 511 keV, vilket är lika med elektronernas massenergi E = mec2 = 511 keV:

e+ + e- --> 2 g (2 511 keV fotoner)

För den (nästan) omvända processen, där en foton omvandlas till ett elektron-positronpar (parbildning) ligger det annorlunda till. För att energi och rörelsemängd ska bevaras, måste ytterligare en partikel vara inblandad. Parbildning kan alltså inte ske i vakuum. Den inblandade partikeln är ofta en atomkärna. Eftersom denna har stor massa jämfört med en elektron/positron, så tar den upp i stort sett försumbar energi. Rörelsemängden är ju M*v, där v är hastigheten och M en stor massa. Hastigheten för atomkärnan v blir då liten och kinetiska energin blir liten.
/KS/lpe

Nyckelord: annihilation [14]; parbildning [7];

*

Partiklar [10033]

Fråga:
Enligt osäkerhetsprincipen kan det uppstå kvantfluktuationer i vakuum, vilket kan leda till bildandet av t ex ett elektron/positron-par. De bildas genom att "låna" energi, för att sedan returnera den igenom genom att annihileras nästan direkt igen.

Hur förklarar man att annihileringen av partiklarna som skapas genom kvantfluktuation inte resulterar i emission av 2 fotoner, som vid annihilation i vanliga fall ? .. Jag har inte lyckats bekräfta att det _inte_ gör det, men som jag ser det skulle det strida mot energilagarna... det skulle alltså då bokstavligen uppstå energi ur intet.

Har jag missat något eller ?
/Martin S, jobbar, Malmö

Svar:
Du har fattat allt rätt. Sluttillståndet måste bevara energi och rörelsemängd. Från början var energin 0, i sluttillståndet är energin också 0. Det finns helt enkelt ingen energi över att bilda fotoner med.

Betydelsen av fenomenet är att under den korta tid partiklarna existerar (man kallar dem virtuella partiklar), hinner de påverka egenskaperna hos vakuum.
/KS

Se även fråga 9897 och fråga 9744

Nyckelord: annihilation [14]; parbildning [7]; vakuum [7];

*

Partiklar [9266]

Fråga:
Det ble skrevet at 5% av mennesket er antimaterie. Men er det da ikke slik at når materie og antimaterie møtes, så skjer der en slags eksplosjon og massevis av energi fyker rundt, dvs partikkelen og antipartikkelen blir til ren energi? Takknemmelig for svar.
/vanja m, horten vgs, Horten

Svar:
Hela tiden hoppar det upp kvark-antikvark par som sedan snabbt annihileras (förintas). Energin som då frigörs, används för att "betala" den energi som behövdes för att bilda partiklarna. Dessa kvarkar kallas sjökvarkar (engelska: sea quarks), och utgör ungefär 10% av kvarkinnehållet i en proton. Alltså, skjuter vi in elektroner i en proton, finner vi att i var tionde elektron-kvark kollision är en sjökvark inblandad.
/KS

Se även fråga 9255

Nyckelord: annihilation [14]; parbildning [7];

*

Partiklar [1424]

Fråga:
Hur kommer det sig att kvarkar och antikvarkar kan båda finnas i mesonerna? Varför förintas de inte som om materia möter antimateria?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hur kommer det sig att kvarkar och antikvarkar kan båda finnas i mesonerna? Varför förintas de inte som om materia möter antimateria?
/Henrik J, Parkskolan, Örnsköldsvik

Svar:
Det här är en mycket intressant fråga.

Jo, det är faktiskt så att kvarken och antikvarken i en meson annihilerar (förintar) varandra. Det sker när mesonen sönderfaller. Det finns ingen stabil meson.

Exempel 1, den neutrala pi-mesonen (har ingen elektrisk laddning)

Den neutrala pi-mesonen består av en kombination av [u och anti-u] och [d och anti-d]. För att kunna begripa detta fullt ut, måste man kunna ganska mycket kvantmekanik. I varje fall finns alla förutsättningar för annihilation, och det sker också nästan omedelbart med elektromagnetisk växelverkan. Den neutrala pi-mesonen är mycket kortlivad, 10-16 sekunder.

Exempel 2, den positiva pi-mesonen (har positiv elektrisk laddning)

Den positiva pi-mesonen består av [u och anti-d]. Här har vi två olika sorts kvarkar och de kan inte annihilera varandra direkt. En tredje partikel måste vara inblandad för att ta hand om den elektriska laddningen (som måste bevaras). Sönderfallet (kvark-annihileringen) sker genom den s.k. "svaga växelverkan" som, eftersom den är så svag, behöver lång tid på sig. Den positiva pi-mesonen lever 100 miljoner gånger längre än den neutrala.  
/ KS

Nyckelord: annihilation [14]; antimateria [16];

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7180 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-09-23 11:27:37.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.