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

Как добывают золото: современные технологии, бактерии, дроны, диджитал инициативы и забота об окружающей среде Как добывают золото: современные технологии, бактерии, дроны, диджитал инициативы и забота об окружающей среде

Современная золотодобыча — это уже даже не самосвалы, а новые технологии

Популярная механика
Баффетт и Безос рассказали, какой жизненный принцип поможет детям вырасти успешными Баффетт и Безос рассказали, какой жизненный принцип поможет детям вырасти успешными

Постулаты Баффета и Безоса: как научить детей принимать правильные решения

Inc.
В Хакасии обнаружили женский скелет и погребальную «куклу» в могиле таштыкской культуры В Хакасии обнаружили женский скелет и погребальную «куклу» в могиле таштыкской культуры

Археологи обнаружили в Хакасии скелет женщины и останки в погребальной «кукле»

N+1
Пара едва не рассталась из-за загадочно появившегося дома платья Пара едва не рассталась из-за загадочно появившегося дома платья

Мы доверяем партнеру, но иногда происходит нечто, чему сложно найти объяснение

Psychologies
Как сотворить мир Как сотворить мир

Как не загубить в ребёнке креативность?

Здоровье
«Хрустально-ясное творчество» «Хрустально-ясное творчество»

Какая удочка была для Сергея Тимофеевича Аксакова особенно дорога?

Наука и жизнь
5 фишек Lexus RX, которые удивляют даже сейчас 5 фишек Lexus RX, которые удивляют даже сейчас

Кроссовер Lexus RX до сих пор способен удивлять

Maxim
8 признаков, что за тебя идет борьба между девушками 8 признаков, что за тебя идет борьба между девушками

Что такое «женский соревновательный флирт»?

Maxim
Знак Венеры: что это такое и почему он не менее важен, чем знак зодиака Знак Венеры: что это такое и почему он не менее важен, чем знак зодиака

Знаешь ли ты, что у тебя есть еще и знак Венеры?

Cosmopolitan
Большая игра Большая игра

Герои «Татлера» нового десятилетия придут из киберспорта и гейминга

Tatler
Рыжие-бесстыжие: огненные красавицы в главной роли Рыжие-бесстыжие: огненные красавицы в главной роли

Фильмы, где главные роли сыграли рыжие актрисы

Cosmopolitan
Сергей Шойгу: Неприлично не знать собственную страну Сергей Шойгу: Неприлично не знать собственную страну

Сергей Шойгу — об особенностях сибирской охоты и России

Вокруг света
Звезда правильной формы Звезда правильной формы

Какие модные тренировки помогают в этом знаменитостям

Лиза
Подзаборная политика. Как из мигрантов делают оружие Подзаборная политика. Как из мигрантов делают оружие

Европейцы обвиняют Александра Лукашенко в целенаправленном экспорте мигрантов

СНОБ
Читаем отрывок из нового романа Виктора Пелевина «Transhumanism Inc.» Читаем отрывок из нового романа Виктора Пелевина «Transhumanism Inc.»

Фрагмент из нового романа-антиутопии Виктора Пелевина

РБК
Краткая история современной российской моды Краткая история современной российской моды

Современной российской моде всего 30 лет

GQ
Илья Толстой — о яблонях, помнящих Льва Николаевича, и увлеченности Илья Толстой — о яблонях, помнящих Льва Николаевича, и увлеченности

Илья Толстой о независимости и ее цене, усадьбе из детства и роли семьи

РБК
Оргазм мозга Оргазм мозга

Что такое АСМР, и истории людей, которые уже не могут без этого жить

Лиза
Бьюти-эволюция Нюши: от безумного макияжа к сдержанности и удалению родинки Бьюти-эволюция Нюши: от безумного макияжа к сдержанности и удалению родинки

Все преображения Нюши

Cosmopolitan
Век с инсулином: история одного из важнейших открытий в истории человечества Век с инсулином: история одного из важнейших открытий в истории человечества

О сахарном диабете человечеству известно уже более 3,5 тысячи лет

Вокруг света
Собака не волк?.. Собака не волк?..

Собака давным-давно трансформировалась в «неведомого» зверя

Вокруг света
Автопробег: сердце Калевалы Автопробег: сердце Калевалы

Проезжая по Карелии, попадаешь в иной мир

Вокруг света
Оптические иллюзии Оптические иллюзии

Практичные советы по обустройству компактной квартиры

Добрые советы
Что такое полнота обуви и как правильно ее измерить - советы и таблицы размеров Что такое полнота обуви и как правильно ее измерить - советы и таблицы размеров

Что значит полнота обуви и как правильно ее определить по таблице

Cosmopolitan
Пять мифов о сотовой связи (в некоторые ты верил не зря) Пять мифов о сотовой связи (в некоторые ты верил не зря)

Могут ли спецслужбы прослушивать твои разговоры и читать эсэмэски?

Maxim
Обострение чувств Обострение чувств

Как вернуть краски и эмоции в супружескую близость

Добрые советы
Лечение заикания и 7 способов избавиться от проблемы своими силами Лечение заикания и 7 способов избавиться от проблемы своими силами

7 способов самостоятельной борьбы с заиканием

VOICE
Чем отличаются премиальные и бюджетные автомобильные бренды Чем отличаются премиальные и бюджетные автомобильные бренды

Автомобили делятся не только по кузовам и классам, но еще и на премиум и нет

Maxim
Море не разошлось: как детский крестовый поход закончился трагедией Море не разошлось: как детский крестовый поход закончился трагедией

Как армия детей отправилась в Палестину, чтобы вернуть Гроб Господень

Cosmopolitan
Агрегация атомов гелия в нанокапли усилила надпороговую ионизацию Агрегация атомов гелия в нанокапли усилила надпороговую ионизацию

Физики изучили процесс надпороговой ионизации

N+1
Открыть в приложении