Превращение фотонов в электроны удалось изучить в столкновениях ядер

N+1Наука

Физики впервые увидели процесс Брейта – Уилера

Никита Козырев

Диаграммы Фейнмана, описывающие процесс Брейта – Уилера (слева) и простую аннигиляцию электрона и позитрона (справа). STAR Collaboration / Physical Review Letters, 2021

Физики впервые увидели рождение электрон-позитронной пары в столкновении двух реальных фотонов. Возможность рождения электрона и его античастицы из двух квантов света была предсказана Брейтом и Уилером еще в 1934 году, но теперь физикам впервые удалось с уверенностью пронаблюдать этот процесс в эксперименте. Ученые зарегистрировали 6085 таких событий в периферических столкновениях релятивистских ядер золота с помощью детектора STAR на коллайдере RICH в Брукхейвенской национальной лаборатории. Помимо всего прочего, полученные данные потенциально позволят изучить эффект двойного лучепреломления в вакууме. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.

При встрече электрона с позитроном происходит их аннигиляция — вместо пары частица-античастица рождаются два кванта света. Процесс аннигиляции знаком, пожалуй, всем, кто когда-либо сталкивался с понятием антиматерии, но не все знают, что возможен и обратный процесс: столкновение двух фотонов может породить электрон-позитронную пару. Это явление называется процессом Брейта — Уилера, и впервые он был описан еще в 1934 году. Но уже тогда ученые поняли, что вероятность экспериментального наблюдения такого эффекта крайне мала, ведь контролируемое столкновение двух фотонов кажется практически нереализуемой задачей.

Тем не менее, Брейт и Уилер допустили возможность протекания такого процесса в столкновениях релятивистских ядер. Если заряженную частицу ускорить до околосветовых скоростей, то Лоренцево сокращение приведет к ее очень сильному сжатию вдоль направления ее движения. Это значит, что и заряд частицы будет сильно сконцентрирован вдоль одной оси, а значит такая сжатая заряженная частица будет источником сильного электромагнитного поля, направленного перпендикулярно оси ее движения. Как утверждали Вайцзеккер и Вильямс в том же 1934 году, такое поле можно представить в виде волны, распространяющейся практически перпендикулярно движению исходной частицы, причем состоящей из потока реальных фотонов. По мнению Брейта и Уилера это означало, что летящие навстречу друг другу две такие заряженные частицы можно использовать в качестве источников фотонов для изучения их столкновений.

У процесса Брейта — Уилера есть несколько характерных особенностей, которые делают его еще более интересным для наблюдения. Так, квантовая природа реального фотона не позволяет им иметь нулевую спиральность (а процесс Брейта — Уилера описывает столкновение именно реальных, а не виртуальных фотонов). Это приводит к тому, что в результате столкновения реальных фотонов подавляется рождение векторных мезонов, а направление импульса электрона и позитрона скоррелировано с направлением движения фотонов (то есть распределение импульсов рожденных частиц анизотропно по полярному углу). Кроме того, вероятность столкновения

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Домашняя магия: ритуалы, которые сделают тебя счастливее Домашняя магия: ритуалы, которые сделают тебя счастливее

Но что делать, если счастье в твоей жизни недостижимо?

VOICE
Сооснователь «Кооператива Черный» — о кофейной культуре и снобизме Сооснователь «Кооператива Черный» — о кофейной культуре и снобизме

Владелец кофейни «Кооператив Черный» Артем Темиров о кофейной культуре

РБК
Покупатели жалуются на продавцов-преследователей с Amazon, которые из-за плохих отзывов заваливают письмами и подарками Покупатели жалуются на продавцов-преследователей с Amazon, которые из-за плохих отзывов заваливают письмами и подарками

Хотя данные покупателей Amazon должны быть закрыты, эту информацию можно достать

VC.RU
Тело-машина: как тренировался Киану Ривз во время съемок “Джона Уика” Тело-машина: как тренировался Киану Ривз во время съемок “Джона Уика”

Какую фитнес-программу подготовил тренер Патрик Мерфи для Киану Ривза

Esquire
Универсальная красота Универсальная красота

Обои с виниловым декоративным слоем

Идеи Вашего Дома
Обратная сторона солнца Обратная сторона солнца

Даже во Франции повара не застрахованы от промахов

Psychologies
Азбука устойчивого развития Азбука устойчивого развития

Определения наиболее актуальных терминов и явлений новой «зеленой» экономики

РБК

В российский прокат вышел «Отряд самоубийц: Миссия навылет»

Esquire
Все как по маслу: 4 компонента идеального свидания Все как по маслу: 4 компонента идеального свидания

Идеальное свидание — это проще, чем ты думаешь

Playboy
В чем польза безделья? В чем польза безделья?

Почему бездельничать — это хорошо и как делать это с максимальной пользой

Psychologies
4 мифа о гибридной работе, которые менеджерам нужно выбросить из головы 4 мифа о гибридной работе, которые менеджерам нужно выбросить из головы

Гибридный режим работы объединяет в себе лучшее от офиса и удаленки

Inc.
Любимые женщины звезд фильма «Джентльмены»: Макконахи, Фаррелла и других Любимые женщины звезд фильма «Джентльмены»: Макконахи, Фаррелла и других

Кому удалось покорить голливудских красавчиков из фильма «Джентльмены»

Cosmopolitan
Археологи нашли в погребении медно-каменного века под Петрозаводском 140 янтарных украшений Археологи нашли в погребении медно-каменного века под Петрозаводском 140 янтарных украшений

Могила мужчины высокого социального статуса найдена в окрестностях Петрозаводска

N+1
Не трать деньги: 13 добавок для похудения, которые не работают Не трать деньги: 13 добавок для похудения, которые не работают

Волшебные таблетки для похудения могут оказаться совершеннейшей фикцией

VOICE
Фигуристые красавицы: как выглядят звезды сериала «Универ» в бикини Фигуристые красавицы: как выглядят звезды сериала «Универ» в бикини

Эти эффектные актрисы прославились благодаря съемкам в сериале «Универ»

Cosmopolitan
Стыд и срам: за что в СССР травили Корнея Чуковского Стыд и срам: за что в СССР травили Корнея Чуковского

Услышав, что говорят о его сказках, Чуковский возмутился

Cosmopolitan
Ископаемое черепашье яйцо удалось классифицировать по эмбриону Ископаемое черепашье яйцо удалось классифицировать по эмбриону

Палеонтологи изучили ископаемое яйцо черепахи, обнаруженное в Китае

N+1
Шесть животных-целителей Шесть животных-целителей

Взаимодействие с животными улучшает прогноз многих серьёзных заболеваний

Здоровье
Анастасия Аристова: Музей открыт. Влюбиться в историю города, сделать на этом бизнес Анастасия Аристова: Музей открыт. Влюбиться в историю города, сделать на этом бизнес

Как белоруска оказалась в Ростове, где начала восстанавливать старые дома

Домашний Очаг
Самые необычные кладбища мира Самые необычные кладбища мира

Необычные места упокоения, куда водят экскурсии и устраивают пикники

Maxim
«Кошмар на улице Вязов»: режиссер вдохновился реальным медицинским случаем «Кошмар на улице Вязов»: режиссер вдохновился реальным медицинским случаем

История о Фредди Крюгере вдохновлена реальным медицинским случаем

Cosmopolitan
Как сервисы доставки еды влияют на наше здоровье Как сервисы доставки еды влияют на наше здоровье

Сервисы доставок не такие милые помощники, как может показаться

Популярная механика
Археологи раскопали в Хакасии могильники тагарской культуры Археологи раскопали в Хакасии могильники тагарской культуры

Археологи нашли артефакты тагарской культуры поздней бронзы

N+1
Вторсырье примут в электронном виде Вторсырье примут в электронном виде

Служба управления отходами Ubirator запустила собственную ERP-систему

Inc.
Колдовская трава: яд, полупаразит или украшение? Колдовская трава: яд, полупаразит или украшение?

В июле в российских лесах зацветает растение, которое почиталось как колдовское

Вокруг света
Космический сигнал: зачем делать сервер на орбите и как это изменит мир Космический сигнал: зачем делать сервер на орбите и как это изменит мир

Любая индустрия рано или поздно приведет вас в космос

Популярная механика
Почему в семьях повторяются негативные сценарии Почему в семьях повторяются негативные сценарии

В вашей семье из поколения в поколение случаются одни и те же проблемы?

Psychologies
Вышли из строя: лидеры каких государств были вынуждены бежать из страны и почему Вышли из строя: лидеры каких государств были вынуждены бежать из страны и почему

Президенты каких стран так же, как Ашраф Гани, срочно покидали свои посты

Forbes
Звездные российские актрисы, которые выглядят намного моложе своих лет Звездные российские актрисы, которые выглядят намного моложе своих лет

Время будто остановилось для этих красавиц. Бьюти-секреты звезд

Cosmopolitan
Автоматизация или риски: вечный конфликт ИБ и ИТ-специалистов Автоматизация или риски: вечный конфликт ИБ и ИТ-специалистов

Как безопасникам найти общий язык с айтишниками и начать работать вместе

Популярная механика
Открыть в приложении