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

Pegasus: как шпионское ПО стало угрозой для мировой цифровой индустрии и безопасности граждан Pegasus: как шпионское ПО стало угрозой для мировой цифровой индустрии и безопасности граждан

Cистемы слежения за людьми могут быть использованы не по назначению

Популярная механика
Генетическая память. Почему в недалеком будущем вся информация в мире будет храниться на ДНК Генетическая память. Почему в недалеком будущем вся информация в мире будет храниться на ДНК

Все фильмы на свете можно сохранить на донышке пробирки

Цифровой океан
Монстры на каникулах: каким получился сериал Монстры на каникулах: каким получился сериал

Мини-сериал «Белый лотос» про каникулы богачей в роскошном гавайском отеле

Esquire
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
Банк глазами клиента: как CX-трансформация меняет взаимодействие с людьми Банк глазами клиента: как CX-трансформация меняет взаимодействие с людьми

Хороший клиентский опыт и как создать долгосрочные отношения с клиентами

Inc.
Гидропроект Гидропроект

История борьбы с импотенцией

Maxim
Зачем вся эта музыка, когда есть я? Зачем вся эта музыка, когда есть я?

Изменить свою жизнь и преодолеть свои страхи. Все это у Mary Gu уже получилось

Glamour
Когерентную динамику молекулы йода измерили с фемтосекундным разрешением Когерентную динамику молекулы йода измерили с фемтосекундным разрешением

Исследованы переходы из валентных состояний в состояния с возбужденным остовом

N+1
«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
Древних жителей Германии похоронили 6000 лет назад без учета социального статуса Древних жителей Германии похоронили 6000 лет назад без учета социального статуса

Ученые исследовали останки 39 человек, проживавших на территории Нижней Баварии

N+1
Синоним простоты: зачем ресторатор из Петербурга модернизировал русские валенки Синоним простоты: зачем ресторатор из Петербурга модернизировал русские валенки

Как Кирилл Васильев решил осовременить валенки

Forbes
Как пиарщица заработала $245 млн на основе для пиццы из цветной капусты Как пиарщица заработала $245 млн на основе для пиццы из цветной капусты

Бренд Caulipower Гейл Беккер оценивается в $500 млн

Forbes
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
«Управляй этим»: 50 оттенков домашнего менеджмента, который мы не замечаем «Управляй этим»: 50 оттенков домашнего менеджмента, который мы не замечаем

Домашняя работа — сложная задача, требующая планирования

Cosmopolitan
Пот-стоп: 6 приемов, чтобы избавиться от пота раз и навсегда Пот-стоп: 6 приемов, чтобы избавиться от пота раз и навсегда

Летом вопрос борьбы с потом становится особенно острым

Playboy
Сажаем кожу на диету: новый тренд, который спасет твое лицо Сажаем кожу на диету: новый тренд, который спасет твое лицо

Иметь много косметики просто бессмысленно и даже опасно для кожи

Cosmopolitan
Будущее без бензина: как заработать на отказе от двигателей внутреннего сгорания Будущее без бензина: как заработать на отказе от двигателей внутреннего сгорания

Отказ от бензина. Как заработать на мировом тренде

Forbes
Что такое “Проклятие мумии”, и почему в него до сих пор верят Что такое “Проклятие мумии”, и почему в него до сих пор верят

Легенды о “проклятиях мумии”

Популярная механика
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
В стиле ретро: прически из 20-х годов, которые снова актуальны В стиле ретро: прически из 20-х годов, которые снова актуальны

Прически из 20-х годов. Декаданс, таинственность и изысканная женственность

Cosmopolitan
Почему пингвины не летают Почему пингвины не летают

Пингвины кажутся неудачной шуткой эволюции, однако у эволюции нет чувства юмора

Вокруг света
Шахиня Фарах Пехлеви: история, ставшая балетом Шахиня Фарах Пехлеви: история, ставшая балетом

Трагическая судьба Фарах Пехлеви — одной из самых знаменитых женщин ХХ века

СНОБ
Мужчина Лев: как с ним жить и чего ждать от отношений Мужчина Лев: как с ним жить и чего ждать от отношений

К чему готовиться, если жизнь связала тебя с этой звездой любой вечеринки

Cosmopolitan
Как повысить жизненную энергию и получать радость от жизни. Основатель Javapresse назвал 3 необычных способа Как повысить жизненную энергию и получать радость от жизни. Основатель Javapresse назвал 3 необычных способа

Предприниматели переживают взлеты и падения, которые отнимают много энергии

Inc.
Рожденные в спорах: интересные факты о грибах Рожденные в спорах: интересные факты о грибах

Грибы, в отличие от сотен видов живых существ, пережили все земные катаклизмы

Вокруг света
Разводной ключ Разводной ключ

Иногда разрыв с мужем – не столько боль, сколько освобождение

Лиза
Miss Maxim 2021 Miss Maxim 2021

Победительница 2021 года Валерия Богачева

Maxim
Белая метка: зачем американская полиция маркирует колеса авто мелом Белая метка: зачем американская полиция маркирует колеса авто мелом

«Маркировка колес» в США — что это и зачем?

Вокруг света
Рефид & читмил Рефид & читмил

Как углеводная загрузка помогает ускорить потерю веса

Худеем правильно
Между богом и кино: актёры, которые ушли  в монахи или священники Между богом и кино: актёры, которые ушли  в монахи или священники

Был актером, стал священником

Cosmopolitan
Открыть в приложении