対消滅

粒子と反粒子(物質と反物質)が衝突すると、互いは物質ではなくなる。特殊相対性理論の公式E=mc²に基づいて、元の質量(m)は全てがエネルギー(E)(光)へと変わる。これを対消滅という。

互いに静止する粒子と反粒子の対消滅は、2・mc²のエネルギーが残される事になる。高エネルギーに加速されていた場合は、より高いエネルギーが残される事になる。

電子とその反粒子である陽電子の衝突を例とする。

電子ならびに陽電子の静止エネルギーは511keVだが、対消滅後は互いの運動エネルギーの和に相当するエネルギー1,022keVが光子として放出される。

反応式

e⁻+e⁺→2γ (γ=光子)

エネルギー

m_ec²+m_ec²→2hν

対消滅で2個の光子が発生するが、エネルギーが均等に分配される場合、光子1個のエネルギーはm_ec²に等しい(m_eは加速された時の質量)。

実際には、対消滅時にはニュートリノなどが放出され、ニュートリノなどにエネルギーを奪われるため、これより若干光子のエネルギーは減ると考えられる。

また、光子はγ線として観測される。