إنتاج الأزواج

عندما يقترب الفوتون من مجال النواة قد يختفي ويظهر بدلاً منه الزوج الإلكتروني ^-e⁺ , e  وكي يحدث هذا التفاعل لا بد من توافر الطاقة اللازمة لخلق الزوج الإلكتروني على الأقل ومن ثم فإن شرط حدوث هذا التفاعل أن تكون طاقة أشعة γ أكبر من أو تساوي الكتلة السكونية للزوج معا (m₀ c² = 1.02Mev2) وبالتالي فإن:

فإذا كانت طاقة أشعة أكبر من 1.02 م. ا. ف فإن فرق الطاقة يظهر على شكل طاقة حركة للزوج، اي أن:.......        (1)

حيث T هي طاقة الزوج وتساوي مجموع طاقة حركة البوزيترون (⁺Te) وطاقة حرى الالكترون (^-Te).

كما وأن حفظ كمية الحركة والطاقة يستلزم أن يتم هذا التفاعل بالقرب من النواة وذلك كي تحمل النواة المرتدة كمية الحركة المتبقية عن ((e^-، (⁺(e.

لقد اكتشف هذا التفاعل عملياً في حجرة السحاب. حيث وجد أنه عندما تسقط أشعة γ (بطاقة كافية) على الحجرة السحابية فإننا شاهد جسيمات كالمبينة بالشكل (1) حيث تنحرف هذه الجسيمات - كما هو مبين - عندما نضع مجالاً مغناطيسياً (B) على الحجرة كما بالشكل. ويمكن التقاط صورة فوتوغرافية للحجرة بعد إضاءتها حيث يتضح مسار الجسيمات إذ يتحرك الإلكترون والبوزيترون في اتجاهين مختلفين (لاختلاف شحنتهيما) ولكنهما متماثلين (لتساوي كتلتيهما).

ويتناسب احتمال تفاعل إنتاج الأزواج (_ppσ) مع كل Z ,Eγ حسب العلاقة:

مما سبق يتضح أن تفاعل الأشعة مع المادة هو محصلة التفاعلات السابقة وينتج أن: