Aniquilación positrón-electrón

  La aniquilación positrón-electrón es la conversión de toda la masa de un electrón y su antipartícula, el positrón, en energía tras una colisión. Es la forma más observada de aniquilación partícula-antipartícula. Puesto que la aniquilación de pares es un proceso fruto de la interacción electromagnética la energía siempre se emitirá en forma de rayos gamma. Si las partículas están en reposo (o a velocidades muy inferiores a las de la luz) el resultado de la aniquilación serán 2 fotones emitidos en la misma dirección pero con sentidos opuestos de 0.511 MeV cada uno. Cifra esta que coincide exactamente, como era de esperar, con las masas en reposo del electrón y del positrón. Normalmente ambas partículas formarán previamente un estado ligado conocido como positronio el cual es inestable y termina siempre con la aniquilación. Sin embargo, si las partículas chocan a velocidades cercanas a las de la luz estas se aniquilarán al vuelo sin formar un estado metaestable previo. Los fotones resultantes podrán formar ángulos distintos de 180º en sus trayectorias de salida y serán más energéticos, pudiendo volver a generar pares de partículas, incluso de masas mayores a la del electrón. Este hecho es usado en los aceleradores de partículas (como el LEP), donde éstas son aceleradas, y en algunos casos aniquiladas, con sus respectivas antipartículas. El aspecto del registro de una secuencia de aniquilaciones, creaciones y decaimientos, hace que se le de a esta secuencia el nombre de cascada.

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Usualmente lo que ocurre, tal y como se observa en la figura adjunta, es que el positrón antes de aniquilarse se va frenando con el medio hasta que su energía es suficientemente baja como para que sea capturado por un electrón para formar positronio. Así la aniquilación en vuelo es rara en la práctica y la mayor parte de fotones saldrán en sentidos opuestos y exactamente con 511 keV de energía cada uno. La aniquilación de positrones es utilizada por los dispositivos de diagnóstico médico PET para generar imágenes tridimensionales de ciertas regiones del cuerpo.

Véase también:

• Procesos nucleares
• Positronio