تفاعل البوزيترون مع المادة

يتفاعل البوزيترون (⁺e) مع المادة كما يتفاعل الإلكترون معها (عن طريق فقد الطاقة بواسطة التأين Ionization وإشعاع الفرملة Bremsstrahlung). ولكن عندما يفقد البوزيترون جل طاقته عن طريق التفاعلات السابقة فإنه يتقابل مع الإلكترون (^-e) ومن ثم يفنى (annhilate) كل منهما الآخر وتتحول الكتلة matter إلى طاقة Energy مرة أخرى. وبالتالي ينظر إلى هذا التفاعل على أنه معكوس تفاعل إنتاج الأزواج الذي تتحول فيه الطاقة إلى مادة. بينما يتضح من تفاعل الإلكترون مع البوزيترون أنه يتم هنا تحويل المادة إلى طاقة Dematerialization. (أنظر الشكل 1) حيث يتضح هذا التفاعل والذي يطلق عليه تفاعل أفناء البوزيترون (Position Annhilation). ويتم هنا اختفاء الإلكترون والبوزيترون بينما انطلق بدلا منهما الفوتونات γ₂, γ₁ كل منهما بطاقة قدرها 0.511 م.أ.ف. وهي طاقة السكون لكل من ⁺e^- , e. وحيث أن كمية الحركة يجب أن تكون محفوظة في التفاعل فإن γ₂, γ₁ ينطلقان في اتجاهين متضادين تماماً (بينهما زاوية قدرها 180). ويستخدم هذا التفاعل في تجارب التطابق الزمني Timing Coincidence وذلك لانطلاق شعاعي γ في اتجاهين

يبين الشكل (1أ) حركة كل من الإلكترون والبوزيترون عند بدء اللقاء. إذ يكونان ما يعرف بالبوزيترونيوم Positronium أو الذرة البوزيترونية حيث يشكلان ما يشبه الذرة. وحيث أن كتلتيهما متقاربتان فإن كل منهما يدور حول مركز الكتلة المشترك لهما (604) وياخذان في الدوران حول بعضهما فيما يشبه رقصة الموت. ويقتربان من بعضها البعض حتى يتم التلاشي وإفناء كل للآخر. بينما ينطلق شعاعا γ في نهاية الأمر (الشكل (1 أ). ويستغرق ذلك زمناً معيناً يعتمد على اتجاهي العزم النسبي للجسيمين. ومن ثم فإن هناك عمر نصف Half-Life خاص بالبوزيترون في المادة يتراوح بين^{7 -}10، 10^-12 ثانية.

وهناك الكثير من التطبيقات العملية لقياس عمر النصف للبوزيترون في المادة، إذ يمكن الكشف عن تركيب ونقاء المواد المختلفة بقياس أعمار أنصاف البوزيترونات فيها.