正电子湮没原理

正电子湮灭（PAS）是一种核现象，基于爱因斯坦著名的质能等效方程，该方程在数学上表示为能量 (E)等于质量 (m)乘以光速 (c)的平方，即E=mc²。当电子 (e^-)在正面碰撞中与传入的高能正电子 (e⁺)相互作用时，该过程开始，它们完全湮灭并释放出1.002 MeV 的总能量，这对应于电子和正电子的组合静止质量。湮灭能量以光子的形式释放。在这个过程中产生的光子总数完全取决于电子和正电子湮灭的方式。

e^-+e⁺→gamma quanta (γ)

这个湮灭的量子 (γ)给出了关于跃迁前正负电子对状态的概念。由于系统的总能量必须守恒，因此湮灭过程会在几乎180度时产生两个能量相等的光子，每个光子的能量为 0.511 MeV（0.511*2 = 1.022 MeV）。当一个已经进入固体材料的正电子已经被电子热化、扩散和湮灭时，反应会进一步发展。湮没率与材料中湮没位置的电子密度成正比。

湮没率α n_e

在更精确的形式中，湮没率 (R_A) 是

R_A-σ υn_e= r_o²cn_e

σ：湮没截面，υ：正电子速度，n_e：电子密度，r_o：经典电子半径，c：光速。从表达式中可以发现，湮没率与正电子速度υ无关，与电子密度成正比。 如果进入的正电子与结合能约为6.8 eV的氢原子非常相似的电子形成稳定状态，也会发生另一个有趣的特征。这被称为正电子（Ps），它也会湮灭。Ps通常存在于金属氧化物、分子材料、分子液体和气体中，但在金属中仍然不存在，它的湮灭使人们对其宿主介质有了一个认识。

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