Аннигиляция и рождение частиц

Аннигиля́ция и рожде́ние части́ц (новолат. annihilatio – уничтожение, от лат. annihilo – уничтожать), процесс, в котором частица и соответствующая ей античастица превращаются в излучение (фотоны) или другие частицы – кванты физического поля иной природы; рождение пары – обратный процесс, при котором в результате взаимодействия квантов электромагнитного или других полей возникает пара частица – античастица. Например, при соударении электрона и его античастицы – позитрона – оба они могут исчезнуть, образовав 2 фотона (гамма-кванта); столкновение протона и антипротона может привести к их взаимоуничтожению, которое сопровождается рождением нескольких гораздо более лёгких частиц (квантов пи-мезонного или других полей). При столкновении двух гамма-квантов большой энергии возможно рождение пары частица – античастица, суммарный электрический заряд которой равен нулю. Таким образом, речь идёт не об уничтожении или самопроизвольном возникновении материи, а лишь о взаимопревращениях частиц различной природы. Эти взаимопревращения подчиняются фундаментальным законам сохранения энергии и импульса, момента количества движения, электрического заряда, числа лептонов определённого сорта и др.

Возможность аннигиляции, как и само существование античастиц, предсказаны в 1930 г. П. Дираком: это следовало из развитой им теории электрона. В 1933 г. Ирен и ФредерикЖолио-Кюри с помощью камеры Вильсона, помещённой в магнитное поле, наблюдали рождение электрон-позитронных пар гамма-квантами от радиоактивного источника. В том же году были надёжно зарегистрированы случаи аннигиляции пар электрон – позитрон.

На ускорителях со встречными электрон-позитронными пучками высокой энергии (больше 1 ГэВ) наблюдаются процессы превращения электрон-позитронных пар в пары мюон–антимюон или адроны; первый процесс был предсказан квантовой электродинамикой и единой теорией электрослабых взаимодействий; второй согласуется с теорией кварк-глюонной структуры адронов.