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 приготовить блинчики словно в мишленовском ресторане: 5 подсказок от шеф-повара Как приготовить блинчики словно в мишленовском ресторане: 5 подсказок от шеф-повара

С этими лайфхаками ты добьешься совершенства в приготовлении блинов

Playboy
Численность популяции шотландских бобров-нелегалов достигла тысячи особей Численность популяции шотландских бобров-нелегалов достигла тысячи особей

Бобры заняли более 250 территорий на юге Шотландии

N+1
Невидимые соседи: 5 примечательных фактов о воробьях Невидимые соседи: 5 примечательных фактов о воробьях

Несколько интересных фактов о воробьях

Вокруг света
Кости животных указали на круглогодичное заселение датского острова в эпоху мезолита Кости животных указали на круглогодичное заселение датского острова в эпоху мезолита

Археологи проанализировали фаунистические материалы со стоянки Редхалс

N+1
Модели, тусовщица и порноактриса: любимые женщины Сильвестра Сталлоне Модели, тусовщица и порноактриса: любимые женщины Сильвестра Сталлоне

Звездный актер боевиков Сильвестр Сталлоне является известным дамским угодником

VOICE
Знак «Остановка запрещена»: действие, штрафы, исключения Знак «Остановка запрещена»: действие, штрафы, исключения

Все самое важное о знаке 3.27 и как за него штрафуют

РБК
Анна Киселёва. На твоём берегу: опыт сельской школы, в которой есть ресурсный класс Анна Киселёва. На твоём берегу: опыт сельской школы, в которой есть ресурсный класс

В селе часто получается то, о чём большие городские школы боятся и думать

Домашний Очаг
До скорой встречи. Прощальный секс и 5 степеней желания До скорой встречи. Прощальный секс и 5 степеней желания

Прощальный секс — это секс с бывшим, но не всякий секс с бывшим — прощальный

СНОБ
10 признаков, что твоя кожа стареет быстрее положенного 10 признаков, что твоя кожа стареет быстрее положенного

10 признаков преждевременного старения

Cosmopolitan
За люриком под парусами За люриком под парусами

Репортаж с архипелага Новая Земля

Наука и жизнь
5 фильмов про заигравшихся политиков 5 фильмов про заигравшихся политиков

Собрали несколько фильмов, в которых политика показана изнутри

GQ
Как правильно красить глаза тенями: 7 советов для безупречного макияжа Как правильно красить глаза тенями: 7 советов для безупречного макияжа

Как с помощью теней сделать идеальный макияж?

Cosmopolitan
Когда размер и правда не имеет значения: лучшие мини-сериалы 2021-го года Когда размер и правда не имеет значения: лучшие мини-сериалы 2021-го года

Лучшие новые мини-сериалы

Cosmopolitan
5 сериалов с очень сильными женщинами 5 сериалов с очень сильными женщинами

Сериалы с очень сильными героинями, шагнувшими далеко за пределы стереотипов

GQ
Ископаемые погадки с костями млекопитающих приписали небольшому хищному динозавру Ископаемые погадки с костями млекопитающих приписали небольшому хищному динозавру

Палеонтологи изучили скопления ископаемых костей мелких млекопитающих

N+1
«Сварщица Екатерина»: В кофе больше вкуса, чем в вине «Сварщица Екатерина»: В кофе больше вкуса, чем в вине

Зачем кофе выдерживают в пивных бочках и почему домашние кофемашины бесполезны

4x4 Club
«Я хочу, чтобы мою начальницу переехал трамвай»: что делать с завистью на работе «Я хочу, чтобы мою начальницу переехал трамвай»: что делать с завистью на работе

Где рождается зависть и как ее контролировать?

Forbes
«О мамонтах и их спутниках: палеоэкология мамонтовой фауны» «О мамонтах и их спутниках: палеоэкология мамонтовой фауны»

Отрывок из книги Иоганна Фридриха Блюменбаха о бивнях мамонта

N+1
«Бесконечная сила. Как математический анализ раскрывает тайны Вселенной» «Бесконечная сила. Как математический анализ раскрывает тайны Вселенной»

Отрывок из книги Ричарда Фейнмана: как математический анализ связан с GPS?

N+1
Правда ли, что у белых медведей прозрачная шерсть и черная кожа Правда ли, что у белых медведей прозрачная шерсть и черная кожа

На самом деле, шерсть полярного медведя вовсе не белая

Популярная механика
Рассказываем все, что нам известно о конфликте Бэма Марджеры с «Чудаками» Рассказываем все, что нам известно о конфликте Бэма Марджеры с «Чудаками»

Спустя десятилетия дружбы в команде «Чудаков» возникли разногласия

GQ
Надежда Микулич. Молодость моя, Надежда Микулич. Молодость моя,

Надежда Микулич. Творческий путь в ансамбле "Верасы"

Коллекция. Караван историй
Почему разрушаются мосты: 5 причин и примеров Почему разрушаются мосты: 5 причин и примеров

Основные причины разрушения мостов

Вокруг света
Как Райан Рейнольдс заставил нас сочувствовать коду в фильме «Главный герой» Как Райан Рейнольдс заставил нас сочувствовать коду в фильме «Главный герой»

История про побочного персонажа компьютерной игры, который вдруг обрел чувства

GQ
Аэропорт Сан-Франциско стал убежищем для 1300 редких змей Аэропорт Сан-Франциско стал убежищем для 1300 редких змей

Аэропорт стал убежищем для популяции калифорнийских подвязочных змей

N+1
«Дура от рождения». Как в Афганистане поступают с женщинами, которые не могут родить сына «Дура от рождения». Как в Афганистане поступают с женщинами, которые не могут родить сына

Расследование шведской журналистки, которая провела в Афганистане пять лет

СНОБ
Планка: 11 эффективных вариантов тренировки Планка: 11 эффективных вариантов тренировки

Планка поможет вам улучшить выносливость, ловкость и гибкость

РБК
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
Анастасия Пустовойтова: «Так, девчонки, надо вырвать эту победу» Анастасия Пустовойтова: «Так, девчонки, надо вырвать эту победу»

Одна из топ-10 футбольных арбитров Европы дала большое интервью Forbes

Forbes Woman
Четыре всадника развода: причины, по которым расходятся 90% пар Четыре всадника развода: причины, по которым расходятся 90% пар

В уравнении отношений есть переменные, которые приводят к распаду пары

Cosmopolitan
Открыть в приложении