El recorregut per la Física de Partícules

La interacció electromagnètica és una interacció de la que participen totes les partícules amb càrrega.

La interacció electromagnètica té lloc a través d'una partícula d'intercanvi: el fotó γ.
Aquest fotó, que també pot anomenar-se "partícula de llum", és elèctricament neutre i no té massa. Per això pot anar a la velocitat de la llum, és a dir, el màxim de ràpid possible, i recorrer trajectes relativament llargs. Aquest també és el motiu pel qual podem percebre la interacció electromagnètica en la nostra vida cotidiana.

En la interacció electromagnètica també hi ha, com en les altres interaccions, tres fenòmens:

1.) Força: La força electromagnètica, tant la atracció com i repulsió, té lloc a través de l'intercanvi de fotons.

2.) Desintegració: En la desintegració una partícula i la seva antipartícula (per exemple un quark i un anti-quark o un electró i un anti-electró) s'anihilen i es produeix un fotó. En les anomenades anihilacions de parells d'un electró i un positró, la reacció és així:

3.) Producció: En la producció s'origina, a partir d'un fotó amb energia suficientment elevada, un parell de partícules que consisteix en una partícula i la corresponent antipartícula. Tenim doncs el procés contrari a la desintegració. La reacció de producció d'un parell electró-positró és així:

La producció d'un parell com l'esmentat a dalt només pot passar si el fotó té com a mínim tanta energia com la corresponent a les masses de les dues partícules produïdes juntes. Això es veu en l'equació d'Einstein de l' "energia de la massa":

E = mc².

(Aquí E és l'energia, m la massa i c la velocitat de la llum.)

En l'exemple de dalt això significa el següent:

Massa de l'electró = Massa del positró = 0,511 MeV/c².
Això dóna per pel parell creat una massa total de 1,022 MeV/c².
Substituint aquest valor de la massa a l'equació E = mc²:

E = (1,022 MeV/c²) * c² ,

de manera que els c² es cancel·len i tenim:

E = 1,022 MeV.

Això significa que el fotó, per produir un parell electró-positró, necessita una energia mínima de 1,022 MeV.

En aquest exemple es veu l'equivalència entre la massa i l'energia: l'una pot transformar-se en l'altra:

Energia --> Massa: Producció
Massa --> Energia: Desintegració