¿Qué determina la dirección de los dos fotones cuando dos partículas se aniquilan?

Las principales limitaciones son la conservación del impulso y la energía.

Sin embargo, en el marco del centro de masa, eso solo significa que van en direcciones opuestas (con cierta energía particular). Entonces, ¿qué determina en qué dirección van realmente?

Bueno, es al azar. La distribución depende del momento angular de las partículas entrantes.

Para un ejemplo concreto, si no tienen ningún momento angular (dos escalares se aniquilan en dos fotones; el ejemplo más común es algo así como la descomposición de Higgs en dos fotones [su mecanismo de descubrimiento original]), entonces saldrán en absoluto ángulos (en el marco del centro de masa) con igual probabilidad.

En lugar de calcular una sección transversal, a menudo calculará una sección transversal diferencial , que es la probabilidad de descomponerse en un fragmento de ángulo sólido en función de [matemáticas] \ theta [/ matemáticas] y [matemáticas] \ phi [/ matemática] (generalmente se mide el haz entrante de wrt en el marco CM).

Conservación del momento lineal en un marco inercial.

El momento total de las dos partículas antes de la aniquilación tiene que ser igual al momento total de los dos fotones después de la aniquilación, como se observa en cualquier marco inercial.

Lo repetiré en términos del centro de masa. El centro de masa de las dos partículas que colisionan tiene que moverse con una velocidad constante como se puede medir en cualquier marco inercial específico. El centro de masa de los dos fotones formados a partir de la aniquilación tiene que estar en la misma posición que el centro de masa de las partículas antes de la aniquilación. El centro de masa de los dos fotones tiene que moverse a la misma velocidad que el centro de masa de las dos partículas iniciales.

¿Qué determina la dirección de los dos fotones cuando dos partículas se aniquilan?

Conservación de momento.

Esto debe seguirse en todos los marcos.

Las direcciones de las partículas del estado inicial. El momento debe ser conservado.

Conservación de todas las cantidades, generalmente impulsada por simetría de sistemas.

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