Spørg Scientariet: Hvad sker der, når en proton og en positron støder sammen?

Vores læser Egon Jensen har spurgt:

Jeg har læst, at stof og antistof ikke kan eksistere sammen – det vil 'eksplodere'.

Når en elektron og en antielektron (positron) støder sammen, forvandles de 100 pct. til energi. Men hvad sker der, når en proton og en positron støder sammen?

Læs også: (2) Elektronen: »Livet på arbejdsmarkedet har været hårdt og farligt«

Positronen forvandles 100 pct. til energi, og en tilsvarende del af protonen forvandles til energi – men hvad med resten af protonen? Kan en 'beskadiget' proton eksistere? Eller vil protonen 'forvandles' til andre partikler, hvoraf en (eller flere), svarende til positronens masse, forvandles til ren energi? Hvad vil disse 'andre' partikler så være?

Eller vil de blot koeksistere i harmoni, da det er 'umuligt' for en proton og en positron at støde sammen?

Ole J. Knudsen, kommunikationsmedarbejder og BSc på Institut for Fysik og Astronomi, Aarhus Universitet, svarer:

Læs også: Japansk accelerator har indledt jagten på spøgelses-partikler

Det er ganske vist, at stof og antistof ikke kan eksistere tæt på hinanden. Hvis en partikel støder sammen med dens antipartikel, vil de begge blive til energi – de vil ophæve hinanden under udsendelse af en ganske stor energimængde.

Det gælder også, som vores spørger nævner, en elektron og en positron.

Processen kræver dog, at det virkelig er et par af partikel og antipartikel, som støder sammen. De skal have modsatte værdier; ikke blot for ladning, men for samtlige kvantetal, for eksempel også værdien for spin. Ellers 'passer de ikke sammen' – en ikke helt god analogi kunne være en nøgle og en lås, hvor kun den rigtige kombination fungerer.

Læs også: Danske forskere har bevist eksistensen af vigtig kvantecomputer-partikel

Sender man en proton og en positron ind mod hinanden, vil der sandsynligvis ikke ske så meget. De har nemlig ens ladning, så de frastøder hinanden elektrisk. Hvis stødet er meget tæt og energirigt, bliver de to partikler afbøjet, og der udsendes en foton.

Kun ved et meget energirigt stød lige på kan man forestille sig, at proton og positron kommer ind og rører hinanden. Men den lille positron vil ikke 'æde' en bid ud af protonen, som så halter videre som et afgnavet æble.

Ved stødet vil begge partikler blive omdannet til andre partikler, og hvilke afhænger af de nøjagtige vinkler og bevægelsesenergier.

Det er helt almindeligt i kernefysikken at betragte en partikelreaktion som en adskilt før- og eftersituation, hvor man ikke kan tale om, at nogen af partiklerne 'overlever'. Det gælder i øvrigt også for radioaktive henfald, som kan betragtes som stød, der går baglæns i tiden.

Spørg fagfolket

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.