Paarbildung

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Phänomen

Bei der Paarbildung wird eine Photon in ein Elektron-Positron-Paar umgewandelt. Das Positron ist das Antiteilchen des Elektrons. Es hat die gleiche Ruheenergie wie das Elektron, jedoch ist es positiv geladen. Damit der Prozess von der Energiebilanz her stimmen kann, muss die Photonenenergie mindestens das Doppelte der Ruheenergie $E_0=m_e c^2 = 511 \text{keV}$ des Elektrons sein, also mindestens Eγ = 1022 keV. Ab dieser Schwelle kann Paarbildung einsetzen, dominierend wird der Prozess jedoch erst bei Photonenenergie ab. ca. 5 MeV.

Erklärung

Dirac selbst hat zur Erklärung den Dirac-See vorgeschlagen. Heute interpretiert man Antiteilchen mit der Feynman-Stückelberg-Interpretation.

Bedeutung

Die Paarbildung ist neben dem inneren Fotoeffekt und dem Compton-Effekt einer der drei wesentlichen Prozesse, durch die γ-Strahlung mit Materie in Wechselwirkung tritt. Sie dominiert bei hohen Energien > 5 MeV (siehe Compton-Effekt).


Literatur

[1]
  1. Wolfgang Demtröder, Experimentalphysik 4, Kern-, Teilchen- und Astrophysik, 3. Aufl., Springer Verlag, Heidelberg (2010)