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

Почему бренди ничем не хуже коньяка и как научиться разбираться в этом напитке Почему бренди ничем не хуже коньяка и как научиться разбираться в этом напитке

Честно говоря, мы думали, что бренди — это просто. Но все гораздо сложнее

Maxim
Не только боль: 5 признаков камней в почках, о которых знают не все Не только боль: 5 признаков камней в почках, о которых знают не все

Камни в почках: симптомы, на которые нужно обратить внимание

Cosmopolitan
Технологии российского кино, которые удивили мир Технологии российского кино, которые удивили мир

Стремительный технологический прорыв совершили четыре российских фильма

Популярная механика
Трагедии кремлевских принцесс: как жили дочери советских вождей Трагедии кремлевских принцесс: как жили дочери советских вождей

Хоть монархия в России давно почила, в советских дворцах жили свои принцессы

Cosmopolitan
5 сериалов с очень сильными женщинами 5 сериалов с очень сильными женщинами

Сериалы с очень сильными героинями, шагнувшими далеко за пределы стереотипов

GQ
Бьюти-эволюция Нюши: от безумного макияжа к сдержанности и удалению родинки Бьюти-эволюция Нюши: от безумного макияжа к сдержанности и удалению родинки

Все преображения Нюши

Cosmopolitan
Цифровой детокс и 9 других способов для восстановления сил Цифровой детокс и 9 других способов для восстановления сил

Кажется, пора сделать перерыв

Playboy
Универсальная красота Универсальная красота

Обои с виниловым декоративным слоем

Идеи Вашего Дома
«Историю поколений можно проследить через коллекцию сигаретных пачек»: как фотограф Саша Генцис снимает мир без людей «Историю поколений можно проследить через коллекцию сигаретных пачек»: как фотограф Саша Генцис снимает мир без людей

Выставка фотографа Саши Генциса «Природа или прогресс», посвященная экологии

Forbes
4 урока продуктивности, которые нам преподали Олимпийские игры 4 урока продуктивности, которые нам преподали Олимпийские игры

Олимпийские игры не только захватывающие, но и очень мотивирующие

Playboy
«Негатив мешает хорошо играть»: как теннисист Андрей Рублев выиграл свое первое золото на Олимпиаде в Токио «Негатив мешает хорошо играть»: как теннисист Андрей Рублев выиграл свое первое золото на Олимпиаде в Токио

Андрей Рублев — теннисистам легче выступать на Олимпиаде, чем на Большом шлеме

Forbes
Почему нам так нравится изучать истории про маньяков Почему нам так нравится изучать истории про маньяков

Почему фильмы и книги про маньяков нас так затягивают?

GQ
Стоп-игра Стоп-игра

Наша героиня рассказывает, как ей удалось выбраться из виртуального мира

Cosmopolitan
Действительно ли абсент вызывает галлюцинации и почему он был под запретом более 100 лет Действительно ли абсент вызывает галлюцинации и почему он был под запретом более 100 лет

Почему абсент ассоциировался с шизофренией, ростом преступности и смертью

Популярная механика
«Идите к своей цели, никогда никого не слушайте и ни на кого не равняйтесь» «Идите к своей цели, никогда никого не слушайте и ни на кого не равняйтесь»

Ольга Нестеренко — известная модель, которая пробует себя в актерстве

OK!
9 советов по созданию прототипа технического устройства 9 советов по созданию прототипа технического устройства

Подводные камни на пути изготовления прототипа своего продукта

Популярная механика
Почему мужчины лысеют Почему мужчины лысеют

Что вызывает облысение?

Популярная механика
Водителям начали поступать странные звонки. Что они означают Водителям начали поступать странные звонки. Что они означают

Проезжающим без оплаты по ЦКАД водителям начали поступать звонки от «Автодора»

РБК
Дело о мощах: приключения одной записки Дело о мощах: приключения одной записки

Документ из гробницы Александра Невского

Дилетант
«Деньгами распоряжается муж»: что такое экономическое насилие «Деньгами распоряжается муж»: что такое экономическое насилие

Признаки финансового насилия и о том, как с ним бороться.

Psychologies
Век с инсулином: история одного из важнейших открытий в истории человечества Век с инсулином: история одного из важнейших открытий в истории человечества

О сахарном диабете человечеству известно уже более 3,5 тысячи лет

Вокруг света
«Встречаться с миллиардером совсем не весело»: история модели Джилл Додд «Встречаться с миллиардером совсем не весело»: история модели Джилл Додд

Джилл Додд стала известной моделью уже к 20 годам

Cosmopolitan
Пар над Ганимедом: есть ли жизнь на спутнике Юпитера Пар над Ганимедом: есть ли жизнь на спутнике Юпитера

Астрономы зафиксировали водяной пар в атмосфере Ганимеда

Forbes
Мария Миронова: «Надо не бояться искать в жизни свой интерес. Но еще очень важно - если его находишь, не сворачивать» Мария Миронова: «Надо не бояться искать в жизни свой интерес. Но еще очень важно - если его находишь, не сворачивать»

А как я теперь? Как раньше ведь не будет...

Караван историй
Александр Секацкий Александр Секацкий

Секацкий – редкий для России типаж профессора-левака с Восточного побережья США

Esquire
Идти мириться — не годится: что говорит о мужчине его поведение после ссоры Идти мириться — не годится: что говорит о мужчине его поведение после ссоры

Ты можешь многое узнать о своем партнере по тому, как он ведет себя после ссоры

Cosmopolitan
Осознанность - что это такое, зачем и как ее можно развивать Осознанность - что это такое, зачем и как ее можно развивать

Почему возникает ощущение, что жизнь пролетает слишком быстро

Cosmopolitan
Деньги на НИИ-ЧАВО Деньги на НИИ-ЧАВО

Почему наука и бизнес в России так далеки друг от друга

РБК
Боль в пояснице и сильная слабость: опасный рак встречается все чаще и чаще Боль в пояснице и сильная слабость: опасный рак встречается все чаще и чаще

Что такое рак почки и почему он стал лидером по приросту заболеваемости?

Cosmopolitan
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
Открыть в приложении