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

«Человек проворный и пронырливый» «Человек проворный и пронырливый»

Чем мир обязан сербу Савве Владиславичу?

Дилетант
Recycle Recycle

Авторы выставки Recycle Group в «Манеже» — о соавторстве с ИИ и новой природе

Собака.ru
Красиво. Не идеально Красиво. Не идеально

Какими мы можем быть сегодня?

Домашний Очаг
Как разглядеть свои таланты? Как разглядеть свои таланты?

Многим сложно ответить на простой вопрос: каковы мои сильные стороны?

Psychologies
Озеро скорости: соляное озеро Бонневиль Озеро скорости: соляное озеро Бонневиль

Здесь собираются люди на самых невероятных автомобилях и мотоциклах

Популярная механика
7 животных, которые могут убить льва 7 животных, которые могут убить льва

Кажется, ни одно животное на планете люди так не переоценивают, как льва

Maxim
Актеры, которых выгнали из их же франшиз Актеры, которых выгнали из их же франшиз

Как и почему кинокомпании выкидывали актеров главных ролей из фильмов

Maxim
Детали ковбойской жизни, о которых нам наврали в вестернах Детали ковбойской жизни, о которых нам наврали в вестернах

В вестернах чуть больше правды, чем в фильмах про Мстителей

Maxim
10 вещей, о которых вы можете пожалеть в старости 10 вещей, о которых вы можете пожалеть в старости

Список, который поможет сместить фокус и иначе расставить приоритеты

Psychologies
Ваши ноги: 10 проблем, о которых нужно знать Ваши ноги: 10 проблем, о которых нужно знать

Неудобная обувь и неправильный образ жизни способны разрушить здоровье стоп

Домашний Очаг
Хирурги против: какие операции просят пациенты и почему профи им отказывают Хирурги против: какие операции просят пациенты и почему профи им отказывают

Операции, которые хороший хирург точно откажется делать

Cosmopolitan
5 массивных фактов об авианосцах 5 массивных фактов об авианосцах

Что это за штука такая — авианосец и почему с ней так все носятся?

Maxim
Белорусская бегунья Тимановская рассказала об угрозах и увольнении мужа из-за поддержки протестов Белорусская бегунья Тимановская рассказала об угрозах и увольнении мужа из-за поддержки протестов

Легкоатлетка Кристина Тимановская об угрозах в свой адрес

Forbes
Клетчатка, жирные кислоты, антиоксиданты: что полезного в семенах чиа Клетчатка, жирные кислоты, антиоксиданты: что полезного в семенах чиа

Сегодня семена чиа используют и в кулинарии, и в лечебных целях

РБК
Кому нужен пианист, если есть Моргенштерн. Зачем компании нанимают на работу звезд Кому нужен пианист, если есть Моргенштерн. Зачем компании нанимают на работу звезд

Приглашение в компанию известных людей может перевернуть корпоративную культуру

СНОБ
Жизнь в городах сделала североамериканских млекопитающих крупнее Жизнь в городах сделала североамериканских млекопитающих крупнее

Млекопитающие, которые живут в городах США, в среднем крупнее диких сородичей

N+1
Легкое дыхание: 12 загадок картины Ренуара Легкое дыхание: 12 загадок картины Ренуара

Секреты картины Ренуара «Бал в Мулен де ла Галетт»

Вокруг света
Надежда Микулич. Молодость моя, Надежда Микулич. Молодость моя,

Надежда Микулич. Творческий путь в ансамбле "Верасы"

Коллекция. Караван историй
Как российскому стартапу подготовиться к IPO Как российскому стартапу подготовиться к IPO

Несколько советов, которые помогут компании подготовиться к размещению акций

Inc.
Человек уткнувшийся: всё о смартфонозависимости в печальных фактах, неожиданных цифрах и полезных советах Человек уткнувшийся: всё о смартфонозависимости в печальных фактах, неожиданных цифрах и полезных советах

Не слишком ли часто ты утыкаешься в смартфон?

Maxim
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
Генри Форд, король всея Америки Генри Форд, король всея Америки

Генри Форд и переворот в автомобильной промышленности

Вокруг света
Гибель солнц: астрономы увидели уничтожение звезд черными дырами Гибель солнц: астрономы увидели уничтожение звезд черными дырами

Уничтожение звезд сверхмассивными черными дырами

Forbes
«Эта тропинка казалась знакомой»: необъяснимая история от читательницы «Эта тропинка казалась знакомой»: необъяснимая история от читательницы

Иногда с нами случаются истории, которые невозможно объяснить логически

Psychologies
Авто, жилье, дети: на что тратит деньги Моргенштерн Авто, жилье, дети: на что тратит деньги Моргенштерн

На днях 23-летний рэпер попал в рейтинг Forbes «50 самых успешных звезд России»

РБК
6 советских компьютеров на схеме для умельцев-любителей 6 советских компьютеров на схеме для умельцев-любителей

Самые популярные клоны персонального компьютера в СССР

Популярная механика
Когерентную динамику молекулы йода измерили с фемтосекундным разрешением Когерентную динамику молекулы йода измерили с фемтосекундным разрешением

Исследованы переходы из валентных состояний в состояния с возбужденным остовом

N+1
Скажи мне D Скажи мне D

К чему приводит нехватка витамина D

Men’s Health
Способен на всё Способен на всё

Как понять, есть ли у твоего ребенка талант?

Cosmopolitan
Древние островитяне не стали ловить рыбу в Эгейском море Древние островитяне не стали ловить рыбу в Эгейском море

Археологи исследовали останки 11 человек, обнаруженные на стоянке Угурлу-Хююк

N+1
Открыть в приложении