Aniquilación partícula-antipartícula para niños
En el mundo de la física, la aniquilación partícula-antipartícula es un evento fascinante. Ocurre cuando una partícula de materia se encuentra con su antipartícula correspondiente. En este encuentro, la masa de ambas se convierte en energía o en otras partículas. Es como si se cancelaran mutuamente, liberando una gran cantidad de energía.
Contenido
¿Qué es la aniquilación?
Cuando una partícula y su antipartícula se encuentran en las condiciones adecuadas, pueden "aniquilarse" entre sí. Esto significa que desaparecen y, en su lugar, producen energía o nuevas partículas. Es un proceso donde la materia se transforma completamente.
Aniquilación de positrones y electrones
¿Cómo ocurre la aniquilación positrón-electrón?
Una de las formas más comunes de aniquilación es la que ocurre entre un electrón y un positrón. Un positrón es la antipartícula del electrón. Cuando se encuentran, su masa se convierte totalmente en energía. Esta energía se libera en forma de rayos gamma.
Si el electrón y el positrón están casi quietos, producen dos fotones de rayos gamma. Estos fotones viajan en direcciones opuestas y cada uno tiene una energía de 0.511 MeV. Esta energía es exactamente la que corresponde a la masa de un electrón o un positrón en reposo.
A menudo, antes de aniquilarse, el electrón y el positrón forman una especie de "pareja" temporal llamada positronio. El positronio es inestable y rápidamente se aniquila, liberando los fotones.
Aniquilación a alta velocidad
Si las partículas chocan a velocidades muy altas, cercanas a la de la luz, la aniquilación ocurre "al vuelo", sin formar positronio. En este caso, los fotones resultantes pueden salir en ángulos diferentes y tener más energía. Incluso pueden generar nuevas partículas con más masa que el electrón y el positrón originales.
Los aceleradores de partículas usan este principio. Allí, las partículas chocan con sus antipartículas para estudiar qué se produce. A veces, estas aniquilaciones, creaciones y desintegraciones forman una secuencia que se llama "cascada".
¿Por qué no se produce un solo fotón?
La aniquilación de un electrón y un positrón no puede producir un solo fotón. Esto se debe a que se violarían leyes fundamentales de la física, como la conservación de la energía y la conservación del momento. Estas leyes dicen que la energía y el movimiento total de un sistema deben mantenerse constantes.
Sin embargo, en el mundo cuántico, pueden aparecer y desaparecer "pares virtuales" de partículas por un tiempo muy corto. Esto es parte de cómo funciona el vacío en la teoría cuántica de campos.
Usos de la aniquilación de positrones
La aniquilación de positrones tiene una aplicación muy importante en la medicina. Se utiliza en los dispositivos de diagnóstico médico llamados PET. Estos aparatos usan la energía liberada por la aniquilación para crear imágenes tridimensionales del interior del cuerpo, ayudando a los médicos a ver cómo funcionan los órganos.
Galería de imágenes
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Esquema de una aniquilación electrón-positrón.
Véase también
En inglés: Annihilation Facts for Kids
