Решение на момент правки #18235 от , автор jzmicer. Это не текущая версия.

Условие

14.5.18. Определите минимальную энергию электрона и позитрона, которые,
имея одинаковые скорости, направленные под углом α друг к другу, могут родить
протон-антипротонную пару: .

В уравнении в условии незначительная опечатка

Решение

Пусть - искомая энергия. Запишем релятивистский инвариант для начального состояния:

Обратите внимание, сумма импульсов векторная! Также важно, что инвариант не равен квадрату суммы энергий покоя электрона и позитрона. Ведь по определению
сист
И направления импульсов входящих в систему частиц влияют на результат. Формулируя по другому: масса покоя системы не обязательно равна сумме масс покоя её компонентов. Но вернёмся к задаче.

Обозначим , причем для каждой частицы

Тогда, аккуратно перемножив векторы и используя тригонометрию:


Чтобы энергия, затраченная на образование пары, была минимальной, конечные частицы должны покоиться относительно друг друга. Инвариант в этом частном случае как раз равен квадрату суммы энергий покоя частиц

Приравняем и немного преобразуем:


Можно проанализировать: при (встречные пучки) ; при реакция невозможна

Ответ