Anihilacija

Anihilacija (od latinskog nihil — ništa) znači "totalno uništenje" a u fizici označava proces u kojem se čestica sudara sa svojom antičesticom. Pošto energija i impuls prvobitnih čestica moraju da budu očuvani, čestica i antičestica se u sudaru ne pretvaraju u 'ništa' nego u nove čestice. Ponekad su novonastale čestice bez mase mirovanja (fotoni) pa može da se kaže da se sudarom čestice i antičestice materija (masa mirovanja) uništila.

Aditivni kvantni brojevi antičestica suprotni su kvantnim brojevima odgovarajućih čestica tako da je suma svih kvantnih brojeva prvobitnog para jednaka nuli. To znači da u sudaru čestice i njene antičestice mogu da nastanu svakojake kombinacije čestica pod uslovom da je zbir njihovih kvantnih brojeva nula i da su zadovoljeni zakon održanja energije i impulsa. Kada se radi o niskoenergijskim anihilacijama najčešće dolazi do stvaranja fotona, međutim, u visokoenergijskim anihilacijama (sudaračima čestica) mogu da nastanu brojne egzotične teške čestice.

Primeri anihilacije

Niskoenergijski elektron i pozitron anihilacijom mogu da pređu samo u dva fotona (gama zraka) pošto energija njihove mase mirovanja nije dovoljna da se proizvedu teže čestice. Međutim, ako jedna od čestica, ili obe, ima dovoljno veliku kinetičku energiju može da dođe do nastanka i težih čestica. Za analizu takvih događaja konstruisan je veliki elektron-pozitron sudarač (LEP – large electron positron collider) u Ženevi u Evropskom centru za nuklearna istraživanja (CERN).

Anihilacija para elektron-pozitron u jedan foton

e^- + e⁺ —h→ γ,

nije moguća jer u takvom procesu ne može da se zadovolji zakon o održanju impulsa.

Anihilacija para elektron-pozitron predstavlja osnovu za pozitron-emisionu tomografiju (PET)jednu od važnijih savremenih dijagnostičkih metoda.

U anihilaciji težih čestica, recimo protona i antiprotona ili neutrona i antineutrona mogu da nastanu brojne kombinacije novih čestica. Analiza takvih reakcija je jedan od važnijih problema kojim se bavi savremena fizika. Za tu svrhu je u Fermijevoj laboratoriji u SAD (Fermilab) konstruisan TEVATRON, sudarač protona i antiprotona u kojem čestice mogu da dostignu energiju od 1 TeV (tera elektronvolt = 1 000 000 000 000 eV). U anihilaciji protona i antiprotona 1995. godine otkriven je t-kvark.