ตัวอย่างของการประลัย ของ การประลัย

นี้เป็นตัวอย่างของ renormalization ในทฤษฎีสนามควอนตัม (quantum field theory) — ทฤษฎีสนามเป็นกลายเป็นสิ่งจำเป็นเพราะจำนวนของอนุภาคเปลี่ยนจากจากหนึ่งเป็นสองและย้อนกลับมาอีกครั้ง

การประลัยอิเล็กตรอน-โพสิตรอน

                               e                      −                                {\displaystyle e^{-}}   +                               e                      +                                {\displaystyle e^{+}}   →  γ  +  γ 

เมื่ออิเล็กตรอนพลังงานต่ำเข้าประลัยกับโพสิตรอนพลังงานต่ำ (ปฏิอิเล็กตรอน) พวกมันสามารถผลิตโฟตอนรังสีแกมมา (gamma ray photons) เป็นจำนวนสองตัวหรือมากกว่านั้นออกมา เนื่องจากอิเล็กตรอนและโพสิตรอนจะไม่มีความสัมพันธ์ใด ๆ อย่างเพียงพอกับความสมมูลระหว่างมวล-พลังงาน (mass-energy) ในการผลิตอนุภาคหนักและการอนุรักษ์พลังงานและโมเมนตัมเชิงเส้นที่ไม่อนุญาตให้สร้างโฟตอนเพียงหนึ่งอนุภาค เมื่ออิเล็กตรอนและโพสิตรอนเข้าชนกันเพื่อที่จะประลัยกันและสร้างรังสีแกมมา จะได้พลังงานออกมา อนุภาคทั้งสองมีพลังงานของมวลเมื่ออยู่นิ่งเป็น 0.511 ล้านอิเล็กตรอนโวลต์ (MeV) เมื่อมวลของอนุภาคทั้งสองถูกแปลงเป็นพลังงานทั้งหมดพลังงานของมวลนิ่งนี้คือสิ่งที่จะถูกปลดปล่อยออกมา พลังงานจะถูกปล่อยออกมาในรูปของรังสีแกมมาดังกล่าวข้างต้น แต่ละรังสีแกมมาจะมีพลังงานอยู่ที่ 0.511 ล้านอิเล็กตรอนโวลต์ (MeV) เนื่องจากทั้งโพสิตรอนและอิเล็กตรอนมีช่วงเวลาสั้น ๆ ที่หยุดนิ่งในช่วงระหว่างการประลัยนี้ระบบจะไม่มีโมเมนตัมในช่วงเวลาขณะนั้นเลย นี่คือเหตุผลที่ว่าทำไมรังสีแกมมาทั้งสองจึงได้ถูกสร้างขึ้น (เป็นไปตามกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมและพลังงาน) การอนุรักษ์โมเมนตัมจะไม่ประสบผลสำเร็จถ้ามีเพียงหนึ่งโฟตอนที่ถูกสร้างขึ้นในปฏิกิริยานี้โดยเฉพาะ โมเมนตัมและพลังงานจะถูกอนุรักษ์ด้วยพลังงานที่มีค่า 1.022 MeV ของรังสีแกมมา (พิจารณาสำหรับพลังงานนิ่งของอนุภาค) ที่เคลื่อนกำลังที่ในทิศทางตรงกันข้าม (พิจารณาสำหรับโมเมนตัมที่มีค่าเป็นศูนย์โดยรวมของระบบ) [4] อย่างไรก็ตาม, ถ้าในหนึ่งหรืออนุภาคทั้งสองนำพาพลังงานจลน์ไปด้วยเป็นปริมาณจำนวนมาก, คู่อนุภาคอื่น ๆ จะสามารถผลิตขึ้นได้หลากหลายชนิด การประลัย หรือ การทำลายล้าง (หรือการสลายตัว) ของคู่อิเล็กตรอนโพซิตรอนเป็นโฟตอนเดี่ยวนั้น, จะไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในพื้นที่ว่าง (free space) เพราะโมเมนตัมจะไม่ได้รับการอนุรักษ์ในขั้นตอนนี้ การเกิดปฏิกิริยาแบบย้อนกลับ (reverse reaction) จึงเป็นสิ่งที่เป็นไปไม่ได้เพราะเหตุนี้, ยกเว้นในการปรากฏตัวของอนุภาคอื่น ๆ ที่สามารถจะนำพาเอาโมเมนตัมส่วนเกินนี้ไปได้ด้วยเท่านั้น