Antimatière/Exercices/Antimatière
Apparence
Exercice :
On considère la collision:
- proton ( p ) + antiproton e- + positon ( e+)
- a) Calculer l'énergie minimale des particules avant collision
- b) faire le bilan d'énergie après collision.
on donne:
- proton et antiproton:
- masse proton = 1,672 649 × 10-27 kg soit ( 938,272 MeV/c² ) ou encore ( 1,0072765 u (Unité de masse atomique unifiée) )
- charge électrique proton = +e = 1,602 176 565 × 10-19 Coulomb
- charge électrique antiproton = -e
- électron et positon:
- masse = 9,109 382 6(16)×10-31 kg soit ( 510,998 918 (44) keV/c² )
- charge électrique positon = + 1,60217653(14)×10-19 C
- charge électrique électron = -e
- spin= ½
Solution
- a) Avant collision, l'énergie du proton et de l'antiproton est la somme de leur énergie cinétique et de l'énergie correspondant à la masse. L'énergie minimale est donc où est la masse au repos d'un proton et la vitesse de la lumière ( 299 792 458 m s−1 ).
- E = 2 × 1,6.10−27 kg × 8,99.10−10 m2 s−2 = 3.10−10 joules.
- b) Si la collision va créer, par exemple, une paire électron / antiélectron , alors l'énergie correspondant à la masse est E = 2 × 9,11.10-31 kg × c² = 1,64.10-13 J
On a 3.10−10 J >> 1,64.10-13 J et lors de la collision, on va surtout avoir de l'énergie cinétique produite.
Les particules formées ont une très grande vitesse: