湮没,即堙灭,是指当
物质和它的
反物质相遇时,会发生完全的物质-能量转换,转为
能量(如以光子的形式)的过程,又称互毁、相消、对消灭。
湮灭(英语:annihilation)是指当
物质和它的
反物质相遇时,会发生完全的物质-能量转换,转为
能量(如以光子的形式)的过程,又称互毁、相消、对消灭。
其遵守
爱因斯坦的
质能关系式E=mc2。其中E为湮灭产生能量,m为参与的正物质和反物质湮灭前总静止质量,c为
光速≈3x108米/秒。举例来说,二分之一克反物质湮灭所产生的能量大约与
广岛市原子弹爆炸所产生的能量相当(即是一克反物质湮灭所产生的能量约为20-30千
吨TNT当量,或者是大约200亿
千卡)。
和其他有带电的粒子一样,电子和正子也可以彼此影响(例如
弹性散射)而不湮灭。
最终状态只有几种可能,机率最大的是产生二个或多个伽马射线的
光子,由于动量守恒及能量守恒的限制,不允许产生单一光子。(不过若电子是紧密被原子束缚,就有可能只产生单一光子。)最常见的是产生二个光子,每个光子的能量都等于电子或是正子的
不变质量511keV。一般会选用
动量中心系为
参考系,使得湮灭前的总动量为零,因此湮灭后的伽马射线会往相反方向发射。有时也会产生三个光子,因为在某些角动量的状态下,需要维持电荷宇称的守恒。以机率上来看有可能产生任意数量的光子,但每多产生一个光子,其机率都再低一些,因为其过程更加复杂,
机率幅也越低。
由于
中微子的质量较电子小,因此有可能在湮灭后产生中微子-反中微子对,但其可能性极低。只要某个粒子和电子一起参与某种
基本相互作用,又没有受到守恒定律的限制,都可能在电子对湮灭后产生此粒子,只是尚未找到其他的粒子有这样的特性。
若电子或正子有相当的
动能,会可能产生其他较重的的粒子(像
D介子),也有可能会产生光子及其他较轻的粒子,不过要更高的能量下才会发生。
利用
粒子加速器进行
电子对湮灭,所产生的最重粒子对是W+–W−粒子对,所产生的单一粒子是
Z玻色子。建造
国际直线对撞机的目的也是想用此方式产生
希格斯玻色子。
电子对湮灭是
正电子发射计算机断层扫描(PET)及正子湮灭能谱学(PAS)的物理基础。电子对湮灭也可以用来量测
金属中
费米面及
能带结构。
电子对湮灭的逆过程是电子-正电子产生,是一种成对产生,由
双光子物理学的一部分。