Re: Annichilazione ed energia di attivazione, altre domandine

From: Luca85 <pres8_at_pres8.biz>
Date: Sat, 20 Nov 2010 08:17:12 -0800 (PST)

On Nov 19, 1:55�am, Soviet_Mario <Soviet.Ma..._at_CCCP.MIR> wrote:
> Come da oggetto, dato che si parla pi� spesso che mai di
> annichilazione di antimateria (e materia), mi chiedevo se,
> per la reazione pi� semplice tra idrogeno e anti idrogeno,
> ci fosse (e quale) un'energia di attivazione ...

Dipende da cosa vuoi far annichilare. L'anti-idrogendo � un oggetto
complesso: � un atomo col suo nucleo e col suo (anti) elettrone
attorno. Quindi si annichila "a pezzi".
Anche tolti questi casi complicati bisogna distinguere particelle
elementari, particelle composte e i casi pi� rari come gli anti-atomi.

Per particelle elementari l'annichilazione non ha energia di
attivazione. Se le due particelle ""si toccano"" l'annichilazione
avviene subito. Anzi, raffreddando l'ambiente le farai andare pi�
vicine quindi si annichileranno prima. Bisogna definire un po' meglio
il "si toccano". Basta che le funzioni si sovrappongano quindi una
possibilit� di annichilazione anche tra particelle lontane non �
nulla.
Bisognerebbe fare i calcoli caso per caso delle varie configurazioni.
Caso specifico: il positronio. Quando viene emesso un positrone in
della materia questo non si annichila subito anche se � "fermo".
Tipicamente strappa un elettrone a un atomo e forma il positronio:
elettrone e antielettrone che si ruotano intorno a vicenda.
Esattamente come in un atomo, con lo stesso schema di livelli
energetici e via dicendo (riaggiustando tutto per le masse del caso).
Con la differenza i due componenti han peso uguale quindi si girano
intorno a vicenda, non c'� un qualcosa quasi fermo in mezzo.
Puoi calcolare i livelli esattamente, come si fa negli esercizi degli
atomi idrogenoidi che si fanno al 1� esame di chimica. (correzioni
relativistiche e non a parte :D )
Le funzioni d'onda di elettrone e positrone si sovrappongono e dopo un
po' il sistema decade. Nello stato fondamentale (S=0,M=0) la vita
media � 125 ps mentre nello stato di tripletto (S=1, M=-1,0,1) la vita
media � 140ns.
In un caso come questo prolunghi la vita media eccitando il sistema,
non raffreddandolo. Pi� lo stato � eccitato meno si toccano le
funzioni d'onda. Lo stato 2S ha una vita di 1.1 microsecondi ad
esempio.

> Sotto domanda - � possibile che l'annichilazione avvenga a
> stadi del tipo : 1 fase, si toccano e svaniscono prima i due
> leptoni periferici (immagino energia di attivazione
> imponderabile), [cut]

Immagino proprio che prima si annichileranno positrone ed un elettrone
e poi l'antiprotone con un protone.
Nel secondo caso essendo particelle composte possono entrare in gioco
dinamiche pi� complesse.

> Altro dubbio pi� ingenuo. Ogni particella di antimateria �
> capace di annichilare solo la sua OMOLOGA di materia od una
> qualsiasi particella di un "mondo" pu� farlo con una
> qualsiasi altra dell'altro "mondo" ? Non so se ho espresso
> bene, intendevo, pu� avvenire protone + positrone ? E nel
> caso possa avvenire, la repulsione elettrica ostacola il
> processo ? Idem tra elettrone + antiprotone ...

Particella con antiparticella si annichilano sempre senza energia di
attivazione. Anzi, attraendosi pure elettricamente � tutto facilitato.
Per intrappolare anti-atomi neutri probabilmente � comodo raffreddare
perch� cos� si pu� fare vuoto pi� spinto e c'� meno degasamento dalle
pareti. Inoltre non so come funzioni la trappola che han fatto ma di
sicuro � molto debole. Se � una buca di qualche millielettronvolt se
la temperatura del sistema fosse quella ambiente gli atomi ne
uscirebbero come niente.
Una particella con una antiparticella non sua omologa � una cosa un
po' particolare. I leptoni coi leptoni non so cosa facciano. Un
elettrone negativo con un muone positivo non dovrebbero reagire
direttamente. Ma il muone positivo di suo decade in positrone quindi
un qualche schema di e- + mu+ -> qualcosa + neutrino ci deve pur
essere.

Tra particelle diverse composte da quark di reazioni ce ne possono
essere senza problemi che tanto sono i quark che reagiscono. Quindi
protone + antineutrone si pu� fare tranquillamente.
Tra leptoni e particelle composte di reazioni ce ne sono ma son molto
complicate e non sempre energeticamente possibili. Un neutrone libero
pu� assorbire un positrone e trasformarsi in neutrone emettendo un
neutrino. O anche un protone pu� assorbire un elettrone e
trasformarsi in un neutrone, ma questo ha una soglia (� la reazione
inversa di prima...).
Ma queste non le chiamerei propriamente annichilazioni, sono tutta la
gamma di reazioni nucleari/subnucleari che si possono fare, e sono non
tutte esotermiche.
Soglie non mi pare ce ne siano quasi mai in questo campo, tranne nei
decadimente radioattivi. Ma l� nessuno ha mai trovato modi per "alzare
la temperatura del nucleo" facilitando il decadimento. Anche perch�
essendo necessarie centinaia di keV non so di che temperature si
parlerebbe!
A riuscirci si risolverebbe il problema si finirebbe spediti a
Stoccolma e se la cosa fosse anche applicabile in pratica a costi
sensati si risolverebbe il problema delle scorie radioattive
(ricavandoci pure energia!)
Received on Sat Nov 20 2010 - 17:17:12 CET