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

Что делать и что делать нельзя, если человек провалился под лёд: советы спасателей Что делать и что делать нельзя, если человек провалился под лёд: советы спасателей

Как вести себя на льду?

VOICE
Не замужем — плати: как Гитлер сделал семью оружием Третьего рейха Не замужем — плати: как Гитлер сделал семью оружием Третьего рейха

Гитлер сумел убедить в важности брака всю страну, но ради чего?

Cosmopolitan
Как перестать винить себя в том, что вы постоянно тратите деньги Как перестать винить себя в том, что вы постоянно тратите деньги

Тратить надо со спокойной душой – и никак иначе

GQ
6 способов улучшить здоровье зубов без процедур и затрат – советует стоматолог 6 способов улучшить здоровье зубов без процедур и затрат – советует стоматолог

Можно ли что-то делать, чтобы реже ходить лечить зубы?

Cosmopolitan
Они идут на север: Богомолы уже в Москве, ждать ли тарантулов и скорпионов? Они идут на север: Богомолы уже в Москве, ждать ли тарантулов и скорпионов?

Богомолы уже в Московской области. Будет как в Австралии?

N+1
«Сексуальное признание важнее социального» «Сексуальное признание важнее социального»

Как успех повлияет на наше отношение к себе?

Psychologies
«Хотел сделать хищника, а не травоядного»: Михаил Кокорич об истории Momentus Space, проблемах в США и новом бизнесе «Хотел сделать хищника, а не травоядного»: Михаил Кокорич об истории Momentus Space, проблемах в США и новом бизнесе

Главное из интервью предпринимателя Михаила Кокорича The Bell

VC.RU
Первый, кто признал себя вассалом Батыя Первый, кто признал себя вассалом Батыя

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

Дилетант
«Мои дети — лучшие в классе» «Мои дети — лучшие в классе»

Оксана Акиньшина о воспитании собственных детей и работе над собой

OK!
«Делами, не словами»: как Эммелин Панкхерст добилась избирательного права для женщин «Делами, не словами»: как Эммелин Панкхерст добилась избирательного права для женщин

Суфражистки под руководством Панкхерст они добились для женщин права голосовать

Forbes
Точно не соскучишься: 12 прикольных игр для веселой компании Точно не соскучишься: 12 прикольных игр для веселой компании

Не знаете, во что поиграть в компании взрослых? Вам сюда

Playboy
Все побежали, и я побежал… Все побежали, и я побежал…

Бег в нашей стране стал невероятно популярным видом спорта

Psychologies
5 фактов о теле человека, которые наука не может объяснить 5 фактов о теле человека, которые наука не может объяснить

Подергивания во сне, леворукость и отпечатки пальцев — зачем нам все это?

Maxim
Ход слоном: история одного подарка Ход слоном: история одного подарка

Однажды Харун ар-Рашид подарил Карлу Великому огромного элефанта

Вокруг света
Ученые получили устойчивый и крепкий химически перерабатываемый пластик Ученые получили устойчивый и крепкий химически перерабатываемый пластик

Управляемая полимеризация сделала полимер крепким

N+1
Мифы и правда о сексе в викторианской Англии Мифы и правда о сексе в викторианской Англии

Эротические забавы британцев в XIX веке

Maxim
Доставляй, но проверяй: как умный эквайринг спас доставку фермерских продуктов Доставляй, но проверяй: как умный эквайринг спас доставку фермерских продуктов

Разбираем пример торгового эквайринга от «Тинькофф Бизнеса»

Forbes
Самки австралийских осьминогов швырнули ил в назойливых ухажеров Самки австралийских осьминогов швырнули ил в назойливых ухажеров

Самки осьминогов умеют отгонять надоедливых или нежеланных ухажеров

N+1
Простая математика. Считаем обновления в Audi Q5 Простая математика. Считаем обновления в Audi Q5

Подмигиваем новой оптике и танцуем вместе с подвеской Audi Q5

РБК
Как работают звезды: график какой знаменитости подойдет и тебе Как работают звезды: график какой знаменитости подойдет и тебе

Звезды — хорошие учителя тайм-менеджмента

Cosmopolitan
Почему сворачивается наша кровь: система гемостаза и ее «опции» Почему сворачивается наша кровь: система гемостаза и ее «опции»

Гемостаз таит в себе множество до сих пор не разгаданных наукой тайн

Популярная механика
Как бедные пойдут бить богатых из-за моды на вино. Интервью с журналистом Денисом Пузыревым Как бедные пойдут бить богатых из-за моды на вино. Интервью с журналистом Денисом Пузыревым

Почему сложившаяся за 30 лет мода на алкоголь не приведет ни к чему хорошему

СНОБ
Лиля Frutti Лиля Frutti

Блогер-мама Лиля Frutti — что сейчас представляет собой российская блогосфера

ЖАРА Magazine
Секреты похудения Марии Шараповой, Анны Курниковой и других звездных теннисисток Секреты похудения Марии Шараповой, Анны Курниковой и других звездных теннисисток

Знаменитые спортсменки раскрыли свои секреты стройности

Cosmopolitan
Интерьер на счастье Интерьер на счастье

Яркая, насыщенная цветом квартира для молодой семьи

SALON-Interior
Тонкие и ломкие волосы: как подлечить и как ухаживать Тонкие и ломкие волосы: как подлечить и как ухаживать

Тонкие и ломкие волосы – проблема не новая. Но всё поправимо!

Cosmopolitan
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
5 пород собак-долгожителей и 5 самых недолговечных 5 пород собак-долгожителей и 5 самых недолговечных

Решил завести четвероногого друга? Узнай, как долго вам суждено быть вместе

Maxim
Конспирация и опасная анестезия: необычные традиции родов в королевской семье Конспирация и опасная анестезия: необычные традиции родов в королевской семье

Какие традиции соблюдают известные британки в родах

Cosmopolitan
1971: между бурей и мраком 1971: между бурей и мраком

Полвека назад мир переживал удивительный год

GQ
Открыть в приложении