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

Солнце в машине: как ученые сделали еще один шаг к управляемой термоядерной реакции и почему это может изменить мир Солнце в машине: как ученые сделали еще один шаг к управляемой термоядерной реакции и почему это может изменить мир

В России запустили термоядерный реактор, не имеющий аналогов в мире

Forbes
Движение вверх Движение вверх

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

Glamour
Система ценностей Система ценностей

Почему так сложно быть довольными собой?

Psychologies
Так нельзя! Цвета и виды одежды, запрещенные в разных странах (даже европейских) Так нельзя! Цвета и виды одежды, запрещенные в разных странах (даже европейских)

Cамые странные модные запреты, действующие в разных государствах планеты

Cosmopolitan
Кто убил Лору Палмер? Мистические сериалы, после которых невозможно заснуть Кто убил Лору Палмер? Мистические сериалы, после которых невозможно заснуть

13 отличных мистических сериалов точно для тебя!

Cosmopolitan
Отделить зерна от плевел: 5 новых книг на важные темы Отделить зерна от плевел: 5 новых книг на важные темы

Новая де Бовуар, правила писательства Чака Паланика и другие важные книги

Esquire
Как повысить жизненную энергию и получать радость от жизни. Основатель Javapresse назвал 3 необычных способа Как повысить жизненную энергию и получать радость от жизни. Основатель Javapresse назвал 3 необычных способа

Предприниматели переживают взлеты и падения, которые отнимают много энергии

Inc.
«Экспекто патронум!»: 9 мифов о Джоан Роулинг «Экспекто патронум!»: 9 мифов о Джоан Роулинг

9 мифов о Джоан Роулинг

Вокруг света
«Им было выгодно, чтобы я оставался в роли любовника»: жестокие игры женатых «Им было выгодно, чтобы я оставался в роли любовника»: жестокие игры женатых

История участия в любовном треугольнике

Psychologies
Как читать «Темные аллеи» Бунина Как читать «Темные аллеи» Бунина

На что нужно обратить внимание, чтобы раскрыть все тайны «Темных аллей» Бунина

Культура.РФ
«Святая» Мария: как выглядит канадка-фрик с безразмерной попой и грудью «Святая» Мария: как выглядит канадка-фрик с безразмерной попой и грудью

Эта канадка благодаря многочисленным модификациям тела

Cosmopolitan
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
Два раза в одну реку: 7 причин никогда не возвращаться к своему бывшему Два раза в одну реку: 7 причин никогда не возвращаться к своему бывшему

Почему никогда-никогда не стоит возобновлять отношения с бывшим?

Cosmopolitan
6 не сухих фактов о фильме «На гребне волны» 6 не сухих фактов о фильме «На гребне волны»

Ровно 30 лет, летом 1991 года, вышел самый первый боевик с Киану Ривзом!

Maxim
Тартар из лосося: секреты приготовления и рецепт Тартар из лосося: секреты приготовления и рецепт

Традиционная холодная закуска французской кухни

Вокруг света
Сажать будем! Сажать будем!

Какие растения лучше сажать осенью на даче

Лиза
Как меньше потеть: 7 проверенных лайфхаков и две причины срочно бежать к врачу Как меньше потеть: 7 проверенных лайфхаков и две причины срочно бежать к врачу

Иногда потоотделение становится очень сильным. Почему это может произойти?

Cosmopolitan
Отец не тот, кто родил: самые заботливые звездные отчимы — Ургант, Сил и другие Отец не тот, кто родил: самые заботливые звездные отчимы — Ургант, Сил и другие

Эти знаменитости смогли стать отличными отчимами

Cosmopolitan
«“Умный” дом — отстой и разваливается как концепция» «“Умный” дом — отстой и разваливается как концепция»

Какие проблемы есть у устройств «умного» дома и что от них можно ждать в будущем

VC.RU
Звезды, которых ты никогда не видела с натуральным цветом волос - а жаль... Звезды, которых ты никогда не видела с натуральным цветом волос - а жаль...

Эти звезды практически никогда не появлялись на публике в натуральном виде

Cosmopolitan
Город без преград Город без преград

Насколько доступен город для родителей с колясками?

Домашний Очаг
В половине геномов жителей Турции нашли следы инбридинга В половине геномов жителей Турции нашли следы инбридинга

Турецкая популяция оказалась генетически родственной современным европейцам

N+1
Настоящая алхимия: как приготовить вино из кабачков Настоящая алхимия: как приготовить вино из кабачков

Вопрос, куда девать весь урожай кабачков с дачи, отныне не будет наболевшим!

Maxim
Историки выяснили происхождение древнеримской камеи с изображением Антонии Младшей Историки выяснили происхождение древнеримской камеи с изображением Антонии Младшей

Император Карл IV использовал камею для символической связи с Древним Римом

N+1
Моральное беспокойство страдающего Средневековья Моральное беспокойство страдающего Средневековья

Василий Степанов о новом прочтении «Легенды о Зеленом рыцаре»

Weekend
Счастливые часов не наблюдают: самые счастливые и несчастные страны мира Счастливые часов не наблюдают: самые счастливые и несчастные страны мира

Кто на свете всех счастливее?

Вокруг света
Барон апельсин и его родня Барон апельсин и его родня

Более трети всех собираемых на Земле фруктов — цитрусовые

Вокруг света
Темнокожий обитатель Арктики, жук-изумруд, птицы-фокусники: мастера оптических иллюзий в мире животных Темнокожий обитатель Арктики, жук-изумруд, птицы-фокусники: мастера оптических иллюзий в мире животных

Может ли черное оказаться белым, а коричневое — зеленым?

Вокруг света
Зона высокой концентрации морских птиц в Атлантике оказалась размером с Архангельскую область Зона высокой концентрации морских птиц в Атлантике оказалась размером с Архангельскую область

Существует участок, где в течение года собирается до пяти миллионов морских птиц

N+1
Растение из Северной Америки уличили в ловле насекомых цветочными стеблями Растение из Северной Америки уличили в ловле насекомых цветочными стеблями

Ботаники обнаружили двенадцатую группу хищных растений

N+1
Открыть в приложении