题目

请问正负电子对湮灭后,会产生一对光子对,为什么一个光子?
听说因为动量守恒,能否给出具体表达式?
我指的是光子的质量为零,就算一个光子,其动量也为零.

提问时间：2020-10-27

答案

首先所有的物理规律都要遵循能量守恒和动量守恒.对于正负电子对,其总动量为0,当它们相遇湮灭,产生光子,物质能转化为光能,能量守恒.又因为光子有动量,如果只产生一个光子的话,系统初始动量为0而末动量却不为0,不符合物理规律,所以必然产生两个光子,且这两个光子向相反方向运动,系统总动量仍保持为0,满足动量守恒.
0＝p1+p2=mc+m(-c)
要说明的是,光子没有静止质量,但是有运动质量,因此光子是有动量的,至于为什么不是三个或更多,那是由能量决定的.正负电子对具有的能量只有E=mec^2,仅够提供2hμ的能量,所以是两个光子.