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

В домашних условиях: как приготовить чак-чак дома В домашних условиях: как приготовить чак-чак дома

Правильный рецепт и секреты приготовления легендарного татарского угощения

Вокруг света
Почему люди целуются в губы Почему люди целуются в губы

Только 46% культур практикуют поцелуй, остальные считают его мерзким

Популярная механика
«Мы всегда в моменте борьбы» «Мы всегда в моменте борьбы»

11-кратная чемпионка мира и 2-кратная олимпийская чемпионка Мария Шурочкина

OK!
Dabro Dabro

Дуэт Dabro — почему чарты не отражают реальную степень популярности треков

ЖАРА Magazine
Россия в огне: почему лесные пожары в 2021 году бьют рекорды? Россия в огне: почему лесные пожары в 2021 году бьют рекорды?

Кто виноват в лесных пожарах в России и что делать

Playboy
Как отменить подписку на Нетфликс на смартфоне, ПК и телевизоре Как отменить подписку на Нетфликс на смартфоне, ПК и телевизоре

Мы расскажем, как отписаться от Нетфликс

CHIP

Каково это — жить с ощущением постоянной тьмы вокруг

Esquire
Почему наш мозг так хорошо чувствует себя в отпуске Почему наш мозг так хорошо чувствует себя в отпуске

Наш мозг уже отдыхает в процессе ожидания отпуска

Популярная механика
Смесь времен Смесь времен

По итальянской капонате можно изучать историю Сицилии

Вокруг света
Пример для подражания: Татьяна Маричева Пример для подражания: Татьяна Маричева

Наша героиня помогает экспертам создавать обучающие курсы и привлекать клиентов

Cosmopolitan
Что известно о скандале с интимными сценами и актрисе Ане де Армас в новом фильме о Мэрилин Монро Что известно о скандале с интимными сценами и актрисе Ане де Армас в новом фильме о Мэрилин Монро

Самые выразительные снимки Аны де Армас

Maxim
Боевой друг Боевой друг

Что принципиально нового можно сделать с АК?

Популярная механика
Комплекс Гризельды и другие: 7 типов мужчин, которым не место в твоей жизни Комплекс Гризельды и другие: 7 типов мужчин, которым не место в твоей жизни

Держись от этих мужчин подальше, пока они не проработают свои комплексы

Cosmopolitan
Лево руля! Интересные факты о правостороннем и левостороннем движении Лево руля! Интересные факты о правостороннем и левостороннем движении

Как целая страна сменила сторону движения? Что об этом думает закон?

Вокруг света
Почему после взрыва в Хиросиме на домах остались тени людей? Почему после взрыва в Хиросиме на домах остались тени людей?

Первый поражающий ядерный взрыв в истории человечества

Maxim
Нужен детокс: как распознать токсичные отношения и выйти из них Нужен детокс: как распознать токсичные отношения и выйти из них

Как понять, что вы оказались в отношениях, которые буквально отравляют жизнь?

РБК
Пятиэтажки против небоскребов: откуда дует ветер Пятиэтажки против небоскребов: откуда дует ветер

Люди строили города, чтобы защититься от безжалостной природы

Вокруг света
Уверенность Безоса: чем основатель Amazon поражает собеседников Уверенность Безоса: чем основатель Amazon поражает собеседников

Социальная уверенность Джеффа Безоса

VC.RU
Крылья для людей Крылья для людей

История парусных кораблей

Вокруг света
Отказ от угля и нефти обойдется России в триллионы рублей Отказ от угля и нефти обойдется России в триллионы рублей

Глобальный энергопереход обойдется российской экономике в триллионы рублей

Forbes
Что такое «биоэтика», и зачем ученые просят разрешение для проведения опытов на крысах Что такое «биоэтика», и зачем ученые просят разрешение для проведения опытов на крысах

Разбираемся, что такое биоэтика и как она работает

Популярная механика
Подвижные магнитные квазимонополи предложили искать при комнатной температуре Подвижные магнитные квазимонополи предложили искать при комнатной температуре

Открыта среда, в которой возможно распространение магнитных квазимонополей

N+1
Искусная детализация Искусная детализация

Использование лепных элементов в интерьере — излюбленный приём дизайнеров

Идеи Вашего Дома
Система ценностей Система ценностей

Почему так сложно быть довольными собой?

Psychologies
Анна Семенович: «Главное, чему меня научила психология, — это прощение» Анна Семенович: «Главное, чему меня научила психология, — это прощение»

О своем пути к внутренней гармонии рассказывает певица Анна Семенович

Psychologies
«Без картинки»: почему не все могут представлять себе зрительные образы? «Без картинки»: почему не все могут представлять себе зрительные образы?

Способности к визуальному воображению у разных людей могут очень отличаться

Psychologies
Берег апельсинового цвета, или 7 чудес Кастельона Берег апельсинового цвета, или 7 чудес Кастельона

Чуть севернее Валенсии есть побережье со сладким названием Коста-дель-Асаар

Вокруг света
Почему мужчины разбрасывают носки? Почему мужчины разбрасывают носки?

Разбрасывание носков — проявление инстинкта или психологическая проблема?

Psychologies
Лучшие –детям Лучшие –детям

Главное в воспитании детей — это воспитание родителей

GQ
Успеть за 48 часов: гид на выходные по Нижнему Новгороду Успеть за 48 часов: гид на выходные по Нижнему Новгороду

Почему Нижнему Новгороду стоит уделить хотя бы два дня

Esquire
Открыть в приложении