إفناء

قالب:مادة مضادة الإفناء في الفيزياء وفي نظرية المجال الكمي هي ظاهرة تحول الإلكترون ونقيضه البوزيترون كلية إلى شعاع جاما . وكما نرى فتعبير إفناء ليس صحيحا 100 % فقانون عدم فناء المادة ينطبق أيضا علي الطاقة . أي أن الطاقة لا تفني ، والمادة لا تفنى وكلتاهما صورتان لشيئ واحد . وقد صاغ أينشتاين ذلك التكافؤ بين المادة والطاقة بالعلاقة المشهورة m. c²=E

حيث:

E الطاقة ووحدتها كيلوجرام .متر مربع / ثانية مربع أو جول

m كتلة الجسم أو الجسيم كيلوجرام

c سرعة الضوء في الفراغ [300000 متر/ثانية]

شكل فينمان يمثل تحول الإلكترون والبوزيترون إلى شعاع جاما ، وينوه عن العملية العكسية الممكنة وهي تحول شعاع جاما إلى إلكترون و بوزيترون.

وكلمة إفناء هي ترجمة كلمة annihilation الإنجليزية وهذه أخذت عن اللاتينية nihil التي تعني (لا شيء) . وكما بينا أعلاه لا إفناء للمادة ولا للطاقة وإنما تحول من حالة إلى حالة.

ونقيض الإلكترون أو البوزيترون هو جسيم أولي له نفس كتلة الإلكترون وله كم من الشحنة تساوي تماما كمة شحنة الإلكترون إلا أنها شحنة موجبة . وليست شحنة سالبة كالتي يحملها الإلكترون.

فعندما يلتقيا أو يصتدما الإلكترون والبوزيترون يتحولان إلى شعاعين من أشعة جاما يحملا طاقتيهما ، وتنقسم الطاقة الكلية بين الشعاعين بالتساوي . وهذا ما يتطلبه قانون انحفاظ الطاقة و قانون انحفاظ كمية الحركة . فتبلغ طاقة كل شعاع جاما 511و0 MeV ، ويكون الشعاعان متضادين في الاتجاه .

وتبلغ كتلة السكون للإلكترون 511و0 MeV ، وتبلغ كتلة السكون للبوزيترون 511و0 MeV . فعند اصتدامهم تتحول كتليهما إلى طاقة ، و تظهر هذه الطاقة في هيئة شعاعين جاما ، ويحمل كل شعاع طاقة قدرها 511و0 MeV.

كذلك يمكن أن تحدث عملية الإفناء أو التحلل للبروتون و نقيض البروتون antiproton ، وتكون نتيجة التحلل إنتاج 2 من الفوتونات (شعاعي جاما) ، كل واحد منهما له كتلة ساكنة = 938 MeV . وإذا كانت طاقة البروتون و نقيض البروتون أعلى من 2 . MeV 1876 = 938 بسبب سرعاتهم الكبيرة ، تتوزع الطاقة الكلية بين الفوتونين الناتجين بالتساوي . وطبقا لقانون انحفاظ كمية الحركة ينطلق الشعاعان في اتجاهين منعكسين .

أمثلة على التحلل أو الإفناء

عندما يتحلل إلكترون بطيئ السرعة مع بوزيترون بطيئ تنشا في العادة شعاعان من أشعة جاما طالما لا يحمل الإلكترون أو البوزيترون طاقة حركة كبيرة ، تساعد على نشأة جسيمات أخرى. أما إذا كان أحد الجسيمان ألإلكترون أو البوزيترون يحمل طاقة حركة كبيرة فيمكن خلال تلك العملية أن تنشأ خسيمات أخرى إذا كانت هناك طاقة حركة كافية .وأحيانا تحمل الصور المأخوذة في المعجلات صورا لتحول أشعة جاما الصادرة عن الإلكترون والبوزيترون إلى جسيمات أخرى .

تحلل الإلكترون والبوزيترون عند إلتقائهما لا يمكن أن ينهج شعاعا واحدا من أشعة جاما بسبب قانون انحفاظ كمية الحركة الذي يمنع حدوث ذلك أو يسمح به في وجود جسيم ثالث يقوم بحمل كمية الحركة الزائدة . لذلك يتحللان بالتحول إلى شعاعين جاما.

انظر أيضا ً

• إفناء إلكترون-بوزيترون
• طيف كهرومغناطيسي