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
Тренер по ораторскому искусству назвал 7 ошибок, которые люди допускают в смол токах Тренер по ораторскому искусству назвал 7 ошибок, которые люди допускают в смол токах

7 ошибках, которые люди чаще всего допускают во время разговоров

Inc.
Точная стыковка Точная стыковка

Как правильно оформить стыки потолка и пола со стенами?

Идеи Вашего Дома
Олимпиада на авось Олимпиада на авось

Разгром сборной царской России в V Олимпийских играх

Вокруг света
Наполнить себя любовью: даосские практики для тех, чье сердце разбито Наполнить себя любовью: даосские практики для тех, чье сердце разбито

Как вернуть себе способность любить? Поработать с телом и разумом

Psychologies
Вторая после МММ: как работала финансовая пирамида «Финико» Вторая после МММ: как работала финансовая пирамида «Финико»

Как «Финико» стала крупнейшей после МММ финансовой пирамидой

Forbes
Тонкая Италия Тонкая Италия

Дизайнер Алина Цыганова показала свою новую квартиру

Tatler
29 двигателей до Марса: SpaceX готовит к первому запуску самую большую ракету в истории 29 двигателей до Марса: SpaceX готовит к первому запуску самую большую ракету в истории

SpaceX продолжает работать над проектом крупнейшей ракеты-носителя Starship

Вокруг света
7 овощей и фруктов, которые создал человек 7 овощей и фруктов, которые создал человек

Знал ли ты, что капусты и моркови вообще не существовало в природе?

Maxim
Бесцельный запрет: может ли правительство отказаться от сдерживания цен на бензин Бесцельный запрет: может ли правительство отказаться от сдерживания цен на бензин

За попытки притормозить рост цен на бензин платит не только бизнес, но и бюджет

Forbes
«Будь здорова, но несчастлива»: как Василий Шукшин разрушил жизнь первой жены «Будь здорова, но несчастлива»: как Василий Шукшин разрушил жизнь первой жены

Женщина, которая считала себя единственной женой Шукшина

Cosmopolitan
Бенефициары путча: почему август 1991-го привел к победе бездарных политиков Бенефициары путча: почему август 1991-го привел к победе бездарных политиков

Если бы главы союзных республик хотели, они бы сохранили единое государство

Forbes
Нужна ли вам дискретная видеокарта или достаточно встроенной графики? Нужна ли вам дискретная видеокарта или достаточно встроенной графики?

Когда хватает "встройки", а в каких случаях стоит купить отдельную видеокарту

CHIP
Подлинная история Синей Бороды Подлинная история Синей Бороды

Кто не слышал о злодее, увековеченном Шарлем Перро под именем Синей Бороды?

Вокруг света
Аэротакси, воздушная доставка, летающий мотоцикл: лучшие БПЛА от российских компаний Аэротакси, воздушная доставка, летающий мотоцикл: лучшие БПЛА от российских компаний

Трудно представить себе, что первые дроны появились менее двадцати лет назад

Популярная механика
Горячие фото наших спортсменов: веская причина смотреть Олимпиаду в Токио Горячие фото наших спортсменов: веская причина смотреть Олимпиаду в Токио

Чего только стоят наши спортсмены — мускулистые, красивые, пробивные...

Cosmopolitan
Ты лежишь, а он работает: как чудо-валик убирает живот и удлиняет шею Ты лежишь, а он работает: как чудо-валик убирает живот и удлиняет шею

Особый метод лежания на валике, который решает множество проблем

Cosmopolitan
Невидимые соседи: 5 примечательных фактов о воробьях Невидимые соседи: 5 примечательных фактов о воробьях

Несколько интересных фактов о воробьях

Вокруг света
Чтение выходного дня: «Неправильное воспитание Кэмерон Пост» Эмили Дэнфорд Чтение выходного дня: «Неправильное воспитание Кэмерон Пост» Эмили Дэнфорд

Книга Эмили Дэнфорт «Неправильное воспитание Кэмерон Пост»

Esquire
«Пусть это невозможно, но я попробую»: как актриса Нелли Уварова стала социальным предпринимателем «Пусть это невозможно, но я попробую»: как актриса Нелли Уварова стала социальным предпринимателем

Нелли Уварова — о том, что поразило ее в рассказах детей из деревень

Forbes
Знак Венеры: что это такое и почему он не менее важен, чем знак зодиака Знак Венеры: что это такое и почему он не менее важен, чем знак зодиака

Знаешь ли ты, что у тебя есть еще и знак Венеры?

Cosmopolitan
Оптимизм продлевает жизнь. Можно ли его в себе развить? Оптимизм продлевает жизнь. Можно ли его в себе развить?

Позитивный взгляд на жизнь помогает решать проблемы и улучшает здоровье

Psychologies
Как понять, что вы получили травму в отношениях с матерью Как понять, что вы получили травму в отношениях с матерью

Симптомы материнской травмы, которую мы часто даже не сознаем

Psychologies
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
Первый, кто признал себя вассалом Батыя Первый, кто признал себя вассалом Батыя

Правда ли, что князь Ярослав Всеволодович был «негодяем из негодяев»

Дилетант
Вездеход Копытова: из водопроводных труб и деталей от старых автомобилей он клепает что-то невероятное Вездеход Копытова: из водопроводных труб и деталей от старых автомобилей он клепает что-то невероятное

Вездеход Александра Копытова воодушевит каждого любителя внедорожных «покатушек»

Популярная механика
9 известных киноактеров, о смерти которых мы даже не догадывались 9 известных киноактеров, о смерти которых мы даже не догадывались

Казалось, только вчера мы видели их в новом фильме! Оказалось, показалось

Maxim
Ангельская нумерология: что значит число 11:11 Ангельская нумерология: что значит число 11:11

Тебе случалось смотреть на часы и видеть повторяющиеся числа?

Cosmopolitan
Правда ли, что у белых медведей прозрачная шерсть и черная кожа Правда ли, что у белых медведей прозрачная шерсть и черная кожа

На самом деле, шерсть полярного медведя вовсе не белая

Популярная механика
«Бесконечная сила. Как математический анализ раскрывает тайны Вселенной» «Бесконечная сила. Как математический анализ раскрывает тайны Вселенной»

Отрывок из книги Ричарда Фейнмана: как математический анализ связан с GPS?

N+1
Открыть в приложении