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

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
Горные инженеры «залечат» выработанные шахты техногенными отходами Горные инженеры «залечат» выработанные шахты техногенными отходами

Молодые ученые Горного института разработали инновационный закладочный материал

Популярная механика
Канарские палеопочвы «записали» пылевые бури Сахары и Сахеля Канарские палеопочвы «записали» пылевые бури Сахары и Сахеля

Бури бушуют в регионе Сахары и Сахеля уже больше 400 тысяч лет

N+1
5 рабочих ситуаций, когда нам помогает опыт материнства 5 рабочих ситуаций, когда нам помогает опыт материнства

Многие работодатели ошибочно считают, что материнство мешает в рабочих процессах

Psychologies
Гидроразрывы заподозрили в повышении солености поверхностных вод Гидроразрывы заподозрили в повышении солености поверхностных вод

Метод гидроразрыва может быть связан с уровнем солености поверхностных вод

N+1
Где стоит единственная в России церковь на драконах Где стоит единственная в России церковь на драконах

Может ли на драконах стоять православный храм?

Вокруг света
«Пить или не пить? Новая наука об алкоголе и вашем здоровье» «Пить или не пить? Новая наука об алкоголе и вашем здоровье»

Как алкоголь влияет на ваше психологическое здоровье

N+1
Лучший из людей Лучший из людей

Сталин и Эйзенштейн сняли главный исторический фильм страны

Дилетант
«Меня не учили скрещивать ноги»: Меган Маркл пожаловалась на королевскую семью «Меня не учили скрещивать ноги»: Меган Маркл пожаловалась на королевскую семью

Меган Маркл столкнулась с проблемами после того, как вошла в королевскую семью

Cosmopolitan
От презерватива до воздержания: самый полный гид по контрацепции От презерватива до воздержания: самый полный гид по контрацепции

Собрали последние данные об эффективности самых разных противозачаточных средств

Cosmopolitan
Как выбрать парогенератор для дома и забыть про утюги Как выбрать парогенератор для дома и забыть про утюги

Гладить вещи парогенератором гораздо проще и быстрее, чем утюгом

CHIP
Тверкайте на здоровье: как танцы помогают почувствовать себя лучше Тверкайте на здоровье: как танцы помогают почувствовать себя лучше

Рассказываем, почему танцы иногда полезнее, чем обычный фитнес

РБК
Здоров ли ваш мозг? Ученые выяснили, что первые признаки заболеваний центральной нервной системы можно определить с помощью простого физического теста Здоров ли ваш мозг? Ученые выяснили, что первые признаки заболеваний центральной нервной системы можно определить с помощью простого физического теста

Работа вашего мозга напрямую связана с силой хвата

Inc.
Как изменились самые красивые модели Victoria's Secret Как изменились самые красивые модели Victoria's Secret

У каждой модели Victoria's Secret есть свои секреты красоты

VOICE
«Чаще всего спорят на Volvo и Porsche». Откровения инспекторов ГИБДД «Чаще всего спорят на Volvo и Porsche». Откровения инспекторов ГИБДД

Сотрудники ГИБДД рассказали про палочную систему и о водителях на иномарках

РБК
Елена Качаева. Ватная игрушка: любовь к ней вдохнула новую жизнь в деревню Елена Качаева. Ватная игрушка: любовь к ней вдохнула новую жизнь в деревню

Однажды семья кукольников решила развлечь местных детей мастер-классом...

Домашний Очаг
«Это для йогов»: 7 заблуждений о медитации, в которые верят 90% людей «Это для йогов»: 7 заблуждений о медитации, в которые верят 90% людей

Мифы о медитации, в которых стоит разобратьсч

Cosmopolitan
«Хотел сделать хищника, а не травоядного»: Михаил Кокорич об истории Momentus Space, проблемах в США и новом бизнесе «Хотел сделать хищника, а не травоядного»: Михаил Кокорич об истории Momentus Space, проблемах в США и новом бизнесе

Главное из интервью предпринимателя Михаила Кокорича The Bell

VC.RU
Не бык. Представлен возрожденный Lamborghini Countach Не бык. Представлен возрожденный Lamborghini Countach

Реинкарнированный «Кунташ» — точно не бык

Maxim
Одно из самых странных дел в Австралии: акула в аквариуме внезапно выплюнула татуированную руку Одно из самых странных дел в Австралии: акула в аквариуме внезапно выплюнула татуированную руку

Акулу стошнило человеческой рукой с татуировкой двух боксеров

Популярная механика
Ляйсан Утяшева Ляйсан Утяшева

Гармония в семейной жизни: Ляйсан Утяшева

Glamour
Каким получился 6-й фестиваль экспериментального кино MIEFF Каким получился 6-й фестиваль экспериментального кино MIEFF

Как экспериментальное кино перестает быть унылым снобистским самоповтором

РБК
От кого зависит судьба нового романа. Ольга Птицева: «Выйди из шкафа» От кого зависит судьба нового романа. Ольга Птицева: «Выйди из шкафа»

Отрывок из неожиданного и пугающего романа «Выйди из шкафа»

СНОБ
Почему вес стоит на месте: 9 неочевидных причин, саботирующих похудение Почему вес стоит на месте: 9 неочевидных причин, саботирующих похудение

Причины, почему при похудении вес стоит на месте, и что можно сделать

Playboy
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
«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
Техосмотр-2022: водителям объяснили, что их ждет (проходить будут все) Техосмотр-2022: водителям объяснили, что их ждет (проходить будут все)

Из 82 параметров в диагностической карте техосмотра останется 59

РБК
Вера Тихонова. Если бы не ты: потерять любимого мужа, помогать пережить потери другим Вера Тихонова. Если бы не ты: потерять любимого мужа, помогать пережить потери другим

Краснодарская журналистка находит слова для тех, кто потерял близких

Домашний Очаг
Не замужем — плати: как Гитлер сделал семью оружием Третьего рейха Не замужем — плати: как Гитлер сделал семью оружием Третьего рейха

Гитлер сумел убедить в важности брака всю страну, но ради чего?

Cosmopolitan
Киногид по выживанию в трудных районах Киногид по выживанию в трудных районах

Путешествие только по скрытым от глаз жилым кварталам

GQ
Открыть в приложении