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

Все 78 удовольствий! Все 78 удовольствий!

Интересные ощущения охватывают, когда поднимаешься на борт флагмана Settantotto

Y Magazine
Вечная молодость: сохранить здоровье и красоту проще, чем кажется Вечная молодость: сохранить здоровье и красоту проще, чем кажется

Как современные технологии помогут нам сохранить здоровье?

Psychologies
Королева красных дорожек: 10 самых роскошных образов Блейк Лайвли Королева красных дорожек: 10 самых роскошных образов Блейк Лайвли

Самые яркие наряды Блейк Лайвли, в которых она выходила в свет

Cosmopolitan
Hard & soft skills: зачем нужны и как развивать Hard & soft skills: зачем нужны и как развивать

Как непрерывно развивать и прокачивать жесткие и мягкие навыки?

Популярная механика
Сад как лаундж Сад как лаундж

Роскошный сад со множеством зон отдыха

SALON-Interior
Как понять, что вы ведете себя с ребенком токсично Как понять, что вы ведете себя с ребенком токсично

Как понять, что мы, возможно, травмируем самых любимых на свете людей?

Psychologies
Анастасия Бабичева. Против насилия: остановить его поможет знание Анастасия Бабичева. Против насилия: остановить его поможет знание

Волонтёрская деятельность дала Анастасии понять, как много вокруг насилия

Домашний Очаг
Провалы Tesla: от переносов Cybertruck до нелепых ошибок электроники Провалы Tesla: от переносов Cybertruck до нелепых ошибок электроники

Проблемы Tesla, которые Илону Маску лучше решить в ближайшее время

РБК
И целого мира мало: фильмы о запретной любви и страсти И целого мира мало: фильмы о запретной любви и страсти

Фильмы о запретной страсти, которые стоит посмотреть каждому поклоннику мелодрам

Cosmopolitan
9 советов по созданию прототипа технического устройства 9 советов по созданию прототипа технического устройства

Подводные камни на пути изготовления прототипа своего продукта

Популярная механика
Уроки житейской мудрости от иконы Кремниевой долины Гая Кавасаки Уроки житейской мудрости от иконы Кремниевой долины Гая Кавасаки

Несколько советов Гая Кавасаки о поиске вдохновения

Forbes
Фильмы с настоящей французской драмой Фильмы с настоящей французской драмой

Французские драмы: от историй любви до кровавых преступлений

GQ
Фильмы про пришельцев: топ-5 неочевидных картин, где человек сталкивается с неизвестным Фильмы про пришельцев: топ-5 неочевидных картин, где человек сталкивается с неизвестным

Советская психоделика, антикапиталистический памфлет, идеальный хоррор и другое

Playboy
«Пусть это невозможно, но я попробую»: как актриса Нелли Уварова стала социальным предпринимателем «Пусть это невозможно, но я попробую»: как актриса Нелли Уварова стала социальным предпринимателем

Нелли Уварова — о том, что поразило ее в рассказах детей из деревень

Forbes
Таблетка от жадности: почему лекарства такие дорогие Таблетка от жадности: почему лекарства такие дорогие

Из чего складывается стоимость лекарств

Вокруг света
История дорожного строительства: с начала времен и до наших дней История дорожного строительства: с начала времен и до наших дней

Как человечество перешло от лесных троп к скоростным шоссе.

Популярная механика
Презренный металл: 11 фактов о золотой лихорадке Презренный металл: 11 фактов о золотой лихорадке

Золотая лихорадка вошла в историю и даже стала поводом для праздника

Вокруг света
Что с собой делает Меланья Трамп и сколько это стоит Что с собой делает Меланья Трамп и сколько это стоит

Сколько стоит красота бывшей первой леди США?

Cosmopolitan
Что делать, если ничего не получается: 4 совета гештальт-терапевта Что делать, если ничего не получается: 4 совета гештальт-терапевта

Ощущение, что все идет не так. Как помочь себе и начать видеть ситуацию трезво

РБК
«Меня всё бесит»: как научиться не кричать на мужа и детей «Меня всё бесит»: как научиться не кричать на мужа и детей

Какой способ успокоиться поможет именно твоему типу личности?

Cosmopolitan
Не ем булки и толстею: 7 неожиданных причин набора веса Не ем булки и толстею: 7 неожиданных причин набора веса

В чем же может быть причина резкого набора веса?

Cosmopolitan
Выходцев из «Сбера» хотят нанять намного реже, чем из «Яндекса» или X5: исследование Алёны Владимирской Выходцев из «Сбера» хотят нанять намного реже, чем из «Яндекса» или X5: исследование Алёны Владимирской

Рейтинг компаний, откуда «хантят белых воротничков»

VC.RU
Археологи нашли древнейшие свидетельства разведения буйволов на Кавказе Археологи нашли древнейшие свидетельства разведения буйволов на Кавказе

Останки животных XI–XIV веков обнаружили в ходе раскопок в городе Барда

N+1
Зоологи переоткрыли одного из самых редких хамелеонов в мире Зоологи переоткрыли одного из самых редких хамелеонов в мире

Он живет только в горных лесах на юге Малави

N+1
Почему королевская семья боялась Меган Маркл. Фрагмент новой книги биографа принцессы Дианы леди Колин Кэмпбелл Почему королевская семья боялась Меган Маркл. Фрагмент новой книги биографа принцессы Дианы леди Колин Кэмпбелл

Отрывок из книги Колин Кэмпбелл «Меган и Гарри: подлинная история»

Esquire
Краткая история и скорое будущее модуля «Наука» Краткая история и скорое будущее модуля «Наука»

Лабораторный модуль «Наука» добрался, наконец, до МКС

Популярная механика
Лево руля! Интересные факты о правостороннем и левостороннем движении Лево руля! Интересные факты о правостороннем и левостороннем движении

Как целая страна сменила сторону движения? Что об этом думает закон?

Вокруг света
Российские ученые создали новый материал для тонких пленок и открыли его необычные свойства Российские ученые создали новый материал для тонких пленок и открыли его необычные свойства

Красноярские ученые получили новые перспективные тонкие пленки

Популярная механика
«Мне было стыдно за них»: история женщины, решившейся на уменьшение половых губ «Мне было стыдно за них»: история женщины, решившейся на уменьшение половых губ

Лабиопластика – операция по уменьшению половых губ

Cosmopolitan
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
Открыть в приложении