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
7 самых страшных видеоигр 7 самых страшных видеоигр

Игры, от которых хочется спрятаться под стол и накрыть голову ковриком для мыши

Maxim
Археологи нашли охотничий лагерь испанских неандертальцев Археологи нашли охотничий лагерь испанских неандертальцев

Древние люди использовали его для сезонной охоты на крупных животных

N+1
Как пережить расставание с токсичным человеком и обрести себя Как пережить расставание с токсичным человеком и обрести себя

Даже если партнер вас годами унижал или обесценивал, разорвать связь непросто

Psychologies
Палеогенетики раскрыли происхождение древних популяций Центральной Европы Палеогенетики раскрыли происхождение древних популяций Центральной Европы

Ученые изучили 271 геном людей, проживавших в Богемии между V и II тыс. до н.э

N+1
Секреты стиля итальянцев: 10 правил, которые стоит использовать всем мужчинам Секреты стиля итальянцев: 10 правил, которые стоит использовать всем мужчинам

Почему итальянские мужчины всегда выглядят великолепно?

Cosmopolitan
Повесть об обычном человеке: страдания тридцатилетних в сериале Джозефа Гордона-Левитта «Мистер Кормен» Повесть об обычном человеке: страдания тридцатилетних в сериале Джозефа Гордона-Левитта «Мистер Кормен»

О парне, который устал соревноваться с мифическим «сыном маминой подруги»

Forbes
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
Горький «Кэндимен»: стоит ли смотреть новый фильм о маньяке, являющемся к жертвам через зеркало Горький «Кэндимен»: стоит ли смотреть новый фильм о маньяке, являющемся к жертвам через зеркало

«Кэндимен» — хоррор, который пытается стать арт-хаусом

Esquire
10 способов привыкнуть к беременности и грядущим переменам 10 способов привыкнуть к беременности и грядущим переменам

Будущая мама может испытывать смятение и страх. Как «устаканить» свои чувства?

9 месяцев
Как ускорить рост волос: советы эксперта и развенчание мифов Как ускорить рост волос: советы эксперта и развенчание мифов

Что влияет на рост волос и что можно сделать в домашних условиях

Cosmopolitan
Что нужно знать о менструации: полезный гид с вопросами и ответами Что нужно знать о менструации: полезный гид с вопросами и ответами

Все мы разные, но вопросы про менструацию нас волнуют одни и те же

Cosmopolitan
Как устроен рынок б/у компьютерной техники в России и как сегодня работают там продавцы Как устроен рынок б/у компьютерной техники в России и как сегодня работают там продавцы

Как изменился рынок б/у компьютерной техники в России

Inc.
Битва титанов: домашний кот прогнал огромного медведя Битва титанов: домашний кот прогнал огромного медведя

Якутский кот Вася продемонстрировал героизм и отогнал медведя от своих хозяев

National Geographic
Как установить шрифт в Фотошоп: 3 способа Как установить шрифт в Фотошоп: 3 способа

Рассказываем подробно, как подгрузить шрифты в Adobe Photoshop

CHIP
Чего не стоит говорить, когда вам рассказывают о своей травме Чего не стоит говорить, когда вам рассказывают о своей травме

Как реагировать на травму другого человека?

Psychologies
Торговля трупами, планирование похорон и усыновление могил. Отрывок из книги «Великобритания изнутри» Торговля трупами, планирование похорон и усыновление могил. Отрывок из книги «Великобритания изнутри»

Отрывок из культурного гида по Великобритании от Ирины Галкиной

СНОБ
Пиннинг краевой линии вызвал гистерезис формы морщин на полимерном геле Пиннинг краевой линии вызвал гистерезис формы морщин на полимерном геле

Ученые обнаружили гистерезис формы поверхности при сжатии и разжимании

N+1
Остров невезения: откуда появились названия государств Австралии и Океании Остров невезения: откуда появились названия государств Австралии и Океании

Имена островам Океании дали известные мореплаватели и жажда золота

Вокруг света
Планетологи подтвердили рекордную молодость добытых станцией «Чанъэ-5» лунных базальтов Планетологи подтвердили рекордную молодость добытых станцией «Чанъэ-5» лунных базальтов

Лунный базальт оказался самой молодой лунной породой среди всех изученных

N+1
Обратная сторона спорта: страшная правда Обратная сторона спорта: страшная правда

О скрытых угрозах тренировок

Cosmopolitan
Новый проект Виктора Шамирова от START против украинской клюквы на ВГТРК. Битва сериалов Новый проект Виктора Шамирова от START против украинской клюквы на ВГТРК. Битва сериалов

Виктор Шамиров возвращается к тихим драмам

СНОБ
«Мир, которого удалось избежать». Что бы произошло с планетой, если бы мы проигнорировали озоновую дыру «Мир, которого удалось избежать». Что бы произошло с планетой, если бы мы проигнорировали озоновую дыру

Три десятилетия назад мы находились на грани глобальной катастрофы

National Geographic
Александр Пелевин Александр Пелевин

Писатель Александр Пелевин стал победителем премии «Национальный бестселлер»

Собака.ru
Жертвы или соучастницы? Кем на самом деле были жены Гитлера, Франко и Бокассы Жертвы или соучастницы? Кем на самом деле были жены Гитлера, Франко и Бокассы

Можно ли считать этих женщин жертвами их мужей-тиранов?

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

Что делать, если вы ненавидите бегать

Men’s Health
«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
Петербуржцы шесть лет продавали персональные кондиционеры в США и только теперь вышли в Россию: путь Evapolar Петербуржцы шесть лет продавали персональные кондиционеры в США и только теперь вышли в Россию: путь Evapolar

Бизнес-путь производителя персональных кондиционеров Evapolar

VC.RU
Открыть в приложении