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

Мы выбираем друг друга не случайно Мы выбираем друг друга не случайно

Выбор партнера предопределен всем предшествующим ходом нашей жизни

Psychologies
Почему Саманта круче Кэрри: стиль звезды Почему Саманта круче Кэрри: стиль звезды

Чем нам запомнился образ Саманты Джонс из сериала "Секс в большом городе"

Cosmopolitan
Как Figma стала самым востребованным стартапом в области дизайна Как Figma стала самым востребованным стартапом в области дизайна

Figma станет для дизайна тем же, чем Google Docs стал для работы с текстом

Forbes
Девушка разделась перед камерой, потому что ей так повелел бог (фото прилагаются) Девушка разделась перед камерой, потому что ей так повелел бог (фото прилагаются)

Еще немного, и в Библии появятся более интересные картинки

Maxim
Движение вверх Движение вверх

Тренд на отказ от бюстгальтеров. Как можно изменить грудь без пластики?

Glamour
«Мне было стыдно за них»: история женщины, решившейся на уменьшение половых губ «Мне было стыдно за них»: история женщины, решившейся на уменьшение половых губ

Лабиопластика – операция по уменьшению половых губ

Cosmopolitan
Может ли робот обрести сознание? И если обретет, то как мы об этом узнаем? Может ли робот обрести сознание? И если обретет, то как мы об этом узнаем?

По сей день ведутся споры о том, как человек сможет опознать разумного робота

Популярная механика
Вирусный эффект: что объединяет эпидемии, вспышки насилия и фейки Вирусный эффект: что объединяет эпидемии, вспышки насилия и фейки

Распространение практически всего подчиняется одним и тем же законам

Forbes
«Королева, умоляю сбавить скорость!»: забавные и необычные привычки Елизаветы II «Королева, умоляю сбавить скорость!»: забавные и необычные привычки Елизаветы II

Необычные факты из жизни Елизаветы II

Cosmopolitan
Иван и царевна-жаба Иван и царевна-жаба

Комик Иван Усович рассказал «Татлеру» о знаменитой жадности стендаперов

Tatler
Как зарабатывать больше: даосский принцип изобилия Как зарабатывать больше: даосский принцип изобилия

В чем заключается секрет изобилия по мнению даосских мудрецов

Psychologies
Как говорить с партнером об измене: 3 шага для сохранения отношений Как говорить с партнером об измене: 3 шага для сохранения отношений

Измена — одна из главных причин разводов и расставаний

Psychologies
Истребление профессий: как новая промышленная революция может изменить общество Истребление профессий: как новая промышленная революция может изменить общество

Внедрение роботов может привести к массовому сокращению рабочих мест

Forbes
Обновление и восстановление Обновление и восстановление

Ощущение усталости и апатии – не всегда показатель осенней хандры

Здоровье
Лиля Frutti Лиля Frutti

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

ЖАРА Magazine
Лидер революции: 10 мифов о Фиделе Кастро Лидер революции: 10 мифов о Фиделе Кастро

Развенчиваем мифы о самом знаменитом кубинском лидере Фиделе Кастро

Вокруг света
Любит распродажи и выпивает в барах: секреты «нормальной» жизни Кейт Миддлтон Любит распродажи и выпивает в барах: секреты «нормальной» жизни Кейт Миддлтон

Поступки герцогини Кембриджской доказывают, что она скучает по обычной жизни

Cosmopolitan
Археологи обнаружили в Помпеях гробницу с мумией Археологи обнаружили в Помпеях гробницу с мумией

Испанские археологи открыли в Помпеях гробницу с мумифицированными останками

N+1
Как пластические операции меняют лицо: впечатляющие фото до и после Как пластические операции меняют лицо: впечатляющие фото до и после

Насколько впечатляющими могут быть изменения после пластической операции

Cosmopolitan
Mitsubishi Outlander. Пчела за шторкой багажника Mitsubishi Outlander. Пчела за шторкой багажника

Тест-драйв обновлённого Mitsubishi Outlander

4x4 Club
Кто из актеров убил больше всего людей (на экране) Кто из актеров убил больше всего людей (на экране)

Массовые истребители Голливуда — Шварценеггер и Сталлоне — не так уж и круты

Maxim
Почти Сайгон: приведет ли падение Кабула к кризису в американской политике Почти Сайгон: приведет ли падение Кабула к кризису в американской политике

Параллели падения Сайгона в 1975-м и Кабула в 2021 году многочисленны

Forbes
Неуловимый лис помешал вернуть редких сумчатых и грызунов в австралийский заповедник Неуловимый лис помешал вернуть редких сумчатых и грызунов в австралийский заповедник

Лиса по прозвищу Рэмбо не могут выследить уже три года

N+1
У «Буханки» есть много зарубежных аналогов. Фотогалерея У «Буханки» есть много зарубежных аналогов. Фотогалерея

Автомобили, которые могли бы составить конкуренцию отечественной «Буханке»

РБК
Первое кормление: инструкция для мамы и малыша Первое кормление: инструкция для мамы и малыша

Почему так важно для малыша эти первые несколько минут провести у маминой груди

9 месяцев
10 идей для тематической вечеринки летом — как необычно провести праздник 10 идей для тематической вечеринки летом — как необычно провести праздник

Самые небанальные идеи для вечеринки

Playboy
От обнимашек до тренировки: 7 идей, чем заняться после секса От обнимашек до тренировки: 7 идей, чем заняться после секса

Чем заняться после секса

Playboy
Звезда по имени Солнце: 9 мифов о Викторе Цое Звезда по имени Солнце: 9 мифов о Викторе Цое

Разоблачение мифов о рок-музыканте, звезде и голосе поколения Викторе Цое

Вокруг света
В продуктах с дикорастущими грибами обнаружили культивируемые и потенциально ядовитые грибы В продуктах с дикорастущими грибами обнаружили культивируемые и потенциально ядовитые грибы

Биологи секвенировали ДНК грибов из продуктов с дикорастущими грибами

N+1
Смотреть нельзя развидеть: «Большая глина №4» и еще 9 арт-высказываний, вызвавших оживленную дискуссию Смотреть нельзя развидеть: «Большая глина №4» и еще 9 арт-высказываний, вызвавших оживленную дискуссию

Не сразу понятые обществом арт-объекты

Esquire
Открыть в приложении