¿Se produce la aniquilación del par electrón-positrón cuando EEE es negativo?

Chocan si estamos usando la descripción de la física clásica, pero para esta situación no funciona tan bien, lo cual es bien conocido. Considere esto: si imaginamos el electrón y el positrón como partículas puntuales que interactúan a través de las fuerzas de Coulomb, no hay límite para la energía que se puede extraer de ellos. Al ponerlos tan cerca que la energía total es negativa, ya se ha extraído (quizás irradiado) una energía de 2x511keV y más. Un mayor acercamiento de las dos partículas liberaría aún más energía que debería manifestarse como un evento de radiación fuera de control.

No tenemos un registro convincente de tales procesos, por lo que aquí es donde la descripción clásica parece desviarse de la realidad y no es confiable.

En la teoría cuántica no relativista, la energía promedio esperada del par nunca puede ser tan negativa, porque la ecuación de Schroedinger predice la existencia de estados estacionarios de baja energía negativa (la energía neta, incluida la energía restante, es positiva). Pero esto también se desvía de la realidad, porque se observa que los pares con baja velocidad decaen en cientos de nanosegundos. (Más información sobre la vida útil del positronio, consulte https://physicsworld.com/a/positronium-puzzle-is-solved/ )

En la teoría cuántica relativista, hay una explicación para la inestabilidad y el tiempo de vida se puede calcular con alta precisión con mediciones, pero al mismo tiempo, los cálculos requieren algunos trucos para manejar nuevos problemas con la energía: la energía neta resulta infinita (IR cuántica). y catástrofe UV) y tiene que ser manejado por varios trucos para obtener algunos resultados razonables. Este tipo de trabajos para algunos problemas pero menos para otros (no funciona para la densidad de energía del vacío), por lo que no existe una teoría completamente satisfactoria para estas cosas.

Los electrones y los positrones no son entidades clásicas, se atraerán entre sí y formarán un positronio , es decir, un estado ligado de electrones y positrones durante un tiempo.

El positronio (Ps) es un sistema que consiste en un electrón y su antipartícula, un positrón, unidos en un átomo exótico, específicamente un onio. El sistema es inestable: las dos partículas se aniquilan entre sí para producir dos o tres rayos gamma, dependiendo de los estados de espín relativos. La órbita y los niveles de energía de las dos partículas son similares a los del átomo de hidrógeno (electrón y protón). Sin embargo, debido a la masa reducida, las frecuencias de las líneas espectrales son menos de la mitad de las correspondientes líneas de hidrógeno.

La probabilidad de la mecánica cuántica de pasar entre sí (su r tiende a cero) no es cero para l=0 (l el número cuántico del momento angular) pero está controlada por la función de onda, la solución de la ecuación potencial, al cuadrado. Cuando se superpongan, se aniquilarán.