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

Была лидером рынка, но проиграла Samsung и Apple: история HTC — производителя первых смартфонов на Android Была лидером рынка, но проиграла Samsung и Apple: история HTC — производителя первых смартфонов на Android

С чего начинала компания HTC и чем она занимаются сейчас?

VC.RU
Так поступают многие: какую ошибку мы постоянно совершаем при выборе тампонов Так поступают многие: какую ошибку мы постоянно совершаем при выборе тампонов

Страшилок об использовании тампонов полно

Cosmopolitan
Так ли страшен черт. Все о бюрократии в Европе Так ли страшен черт. Все о бюрократии в Европе

На каком уровне она находится бюрократия в Европе и сравнима ли она с российской

СНОБ
Как ваши половые инфекции могут навредить будущему ребенку Как ваши половые инфекции могут навредить будущему ребенку

Половые инцекции родителей – угроза для будущего ребенка

9 месяцев
Экран-невидимка Экран-невидимка

Существует ли не затратный вариант превращения комнаты в кинозал?

Идеи Вашего Дома
Почему звезды бросают диеты и как они живут дальше Почему звезды бросают диеты и как они живут дальше

Многие знаменитости вынуждены придерживаться строгих диет

РБК
Таяние многолетней мерзлоты оказалось причиной выбросов древнего термогенного метана Таяние многолетней мерзлоты оказалось причиной выбросов древнего термогенного метана

Из-за глобального потепления слой мерзлоты стал проницаемым газогидратов

N+1
Узкое место Узкое место

От состояния шейки матки во многом зависит женское здоровье и даже жизнь

Здоровье
Город дорог: 9 фильмов, действие которых происходит в автомобиле Город дорог: 9 фильмов, действие которых происходит в автомобиле

Фильмы, действие которых происходит в машинах

Esquire
Молекулярную динамику жидкой воды исследовали с атомарным разрешением Молекулярную динамику жидкой воды исследовали с атомарным разрешением

Вода — одна из наименее изученных жидкостей

N+1
Грудь висит и задирается пояс: как понять, что бюстгальтер тебе не подходит Грудь висит и задирается пояс: как понять, что бюстгальтер тебе не подходит

Как понять, что бра тебе не походит?

Cosmopolitan
Чьи мечты мы реализуем и как ставить собственные цели Чьи мечты мы реализуем и как ставить собственные цели

Зачастую установки в нашей голове принадлежат вовсе не нам

Psychologies
Зоя Кайдановская: «Всегда был пунктик по поводу семейственности» Зоя Кайдановская: «Всегда был пунктик по поводу семейственности»

Если по телевизору показывали фильм с мамой или папой, все должны бросить дела

Караван историй
Стадионы в забвении: 5 городов с заброшенными олимпийскими объектами Стадионы в забвении: 5 городов с заброшенными олимпийскими объектами

Объекты олимпийских игр, превратившиеся в жутковатые арт-объекты

Вокруг света
Как говорить с детьми о людях с особенностями здоровья Как говорить с детьми о людях с особенностями здоровья

Как говорить с ребенком о болезнях и сложных состояниях?

Psychologies
Хорошо устроилась Хорошо устроилась

Трудно быть новенькой в офисе

Cosmopolitan
Капитан Неочевидность. Что ждет Артема Дзюбу без сборной России по футболу? Колонка Esquire Капитан Неочевидность. Что ждет Артема Дзюбу без сборной России по футболу? Колонка Esquire

О ближайших перспективах самого известного российского футболиста

Esquire
Жизнь в городах сделала североамериканских млекопитающих крупнее Жизнь в городах сделала североамериканских млекопитающих крупнее

Млекопитающие, которые живут в городах США, в среднем крупнее диких сородичей

N+1
Жена и любовница: подробности конфликта Агаты Муцениеце с Мирославой Карпович Жена и любовница: подробности конфликта Агаты Муцениеце с Мирославой Карпович

Подробности конфликта двух любимых женщин «мажора» Павла Прилучного

Cosmopolitan
Секреты похудения звезд сериала «Домашний арест»: Ходченковой, Кошкиной и других Секреты похудения звезд сериала «Домашний арест»: Ходченковой, Кошкиной и других

Звезды сериала «Домашний арест» раскрыли личные секреты похудения

Cosmopolitan
«Любовница Сталина»: о чем люди шептались за спиной ударницы Паши Ангелиной «Любовница Сталина»: о чем люди шептались за спиной ударницы Паши Ангелиной

Имя Прасковьи Ангелиной гремело на весь Союз

Cosmopolitan
Как бегать, если вы... ненавидите бегать Как бегать, если вы... ненавидите бегать

Что делать, если вы ненавидите бегать

Men’s Health
Не ем булки и толстею: 7 неожиданных причин набора веса Не ем булки и толстею: 7 неожиданных причин набора веса

В чем же может быть причина резкого набора веса?

Cosmopolitan
Хорошо едим! Хорошо едим!

Как питаться правильно, полезно и недорого?

Лиза
Любовь к авокадо и поглаживание живота: за что критиковали Меган Маркл Любовь к авокадо и поглаживание живота: за что критиковали Меган Маркл

Самые громкие (и зачастую абсурдные) обвинениях в адрес Меган Маркл

РБК
«Напугали – убежал»: обладает ли человек инстинктами? «Напугали – убежал»: обладает ли человек инстинктами?

Почему многие наши представления о человеке – неверны

Playboy
Как работают энергетики, и почему после них чувствуется упадок сил Как работают энергетики, и почему после них чувствуется упадок сил

Энергетики действительно работают. Но опасно ли это?

Популярная механика
«Обратный отсчет: 116 дней до атомной бомбардировки Хиросимы» «Обратный отсчет: 116 дней до атомной бомбардировки Хиросимы»

Какие события предшествовали бомбардировке Хиросимы 6 августа 1945 года

N+1
Детали ковбойской жизни, о которых нам наврали в вестернах Детали ковбойской жизни, о которых нам наврали в вестернах

В вестернах чуть больше правды, чем в фильмах про Мстителей

Maxim
Почему «Образцовый самец» такой же стильный и смешной 20 лет спустя Почему «Образцовый самец» такой же стильный и смешной 20 лет спустя

И как комедия «Образцовый самец» предугадала моду сегодня

GQ
Открыть в приложении