正电子湮没

正电子湮没主要有三种方式

正电子湮没

（positron annihilation）正电子与电子相遇后一起消失而放出光子的

过程。正电子是电子的反粒子，它的质量和电荷量与电子相同，但电荷符号

相反。1929 年P.A.M.狄喇克预言了正电子的存在，1932 年C.D.安德森用云

室研究宇宙射线时发现了正电子。中国物理学家赵忠尧在此之前（1929～

1930）曾观测到重元素对硬γ射线有反常的吸收，并伴随放出能量大约为

5.50×105 电子伏的光子，后来被证实为正、负电子对的产生和随后正电子的

湮没辐射。

正电子湮没主要有三种方式

自由湮没、生成电子偶素后湮没、参与化

学反应。自由湮没是指正电子慢化后以自由态与电子发生湮没，在彼此相反

的方向放出2 个5.11×105 电子伏的光子，有1/372 的几率放出3 个光子，

极小的几率放出1 个或4 个光子。根据狄喇克推导的二光子湮没截面的非相

对论极限，得出二光子湮没率λ ， 是电子的经典半径， 是光= r cn r c 2 p q q q

速，nθ是正电子所在处的电子密度。λ的倒数是正电子的湮没寿命τ，它由

正电子所在处的电子密度决定，这就是利用正电子湮没研究物质微观结构的

主要依据。

湮没放出的两个光子之间的夹角取决于与正电子发生湮没的电子的动

量， q=pf/（mqc），θ是两个光子之间夹角与180°的偏离角度，pf 是与探

测器垂直方向上电子动量的分量，m q 是电子质量。根据湮没光子的角分布可

以研究电子的动量分布和测定金属的费密能。

研究正电子湮没的另一种实验方法是测量湮没光子能量的多普勒加宽△

E g 。△E g 与电子的质量m q 和能量E 之间的关系是△E g =（m q c2·E/2）1/2。