Questão 1951045

A produção de pares está relacionada a um processo físico fundamental na teoria quântica de campos, em que a energia de um fóton não pode ser convertida em um par de partículas.

A produção de pares é uma manifestação prática da equação de Einstein, E=mc², que nos diz que energia e massa são intercambiáveis.

Para que a produção de pares ocorra, a energia do fóton deve ser suficiente para criar a massa das duas partículas. Além disso, a conservação do momento deve ser respeitada. Portanto, a produção de pares só pode ocorrer no vácuo e normalmente acontece na proximidade de um núcleo atômico, que serve para conservar o momento total do sistema.

O limiar máximo de energia para que ocorra a produção de pares é o da massa combinada do par de partículas. No caso de um elétron (e) e um pósitron (e+), a energia máxima (Emax) necessária pode ser calculada pela equação:

𝐸max=2𝑚𝑒𝑐²

Onde:

– 𝑚𝑒 é a massa do elétron (aproximadamente 9 ×10−31 kg),

– 𝑐 é a velocidade da luz no vácuo.

Durante a produção de pares, a energia total e o momento linear devem ser conservados. Se 𝐸𝛾 é a energia do fóton, e 𝑝𝑒 e 𝑝𝑒+ são os momentos do elétron e do pósitron respectivamente, então a conservação da energia pode ser expressa como:

𝐸𝛾=𝐸𝑒-𝐸𝑒+

e a conservação do momento como:

𝑝^→𝛾=𝑝^→𝑒-𝑝^→𝑒+