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

5 автомобилей в аренду, которые вызывают восторг 5 автомобилей в аренду, которые вызывают восторг

Какие машины точно стоит попробовать поводить?

Популярная механика
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
«Смотри на любую ситуацию со знаком плюс, и у тебя все получится». Владимир Канухин о съемках в комедийном сериале «Миллионер из Балашихи» «Смотри на любую ситуацию со знаком плюс, и у тебя все получится». Владимир Канухин о съемках в комедийном сериале «Миллионер из Балашихи»

Прогулка по Балашихе с актером Владимиром Канухиным

СНОБ
История рекламы в России История рекламы в России

Как появилась реклама в России

Культура.РФ
Мягкий пол Мягкий пол

Виды и способы укладки ковровых покрытий

Идеи Вашего Дома
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
Трудности переводчика: как толковать шутки политиков и доносить Слово Божие Трудности переводчика: как толковать шутки политиков и доносить Слово Божие

Книга Анны Асланян о том, как неверно переведенное слово влияло на ход истории

Forbes
Баграт Алекян: «После 45 лет нужно обязательно контролировать состояние своего сердца и сосудов» Баграт Алекян: «После 45 лет нужно обязательно контролировать состояние своего сердца и сосудов»

Можно ли избежать инфаркта и инсульта?

Здоровье
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
Почему люди целуются в губы Почему люди целуются в губы

Только 46% культур практикуют поцелуй, остальные считают его мерзким

Популярная механика
Аргентинский «отец ящериц» пролил свет на эволюцию чешуйчатых и клювоголовых Аргентинский «отец ящериц» пролил свет на эволюцию чешуйчатых и клювоголовых

Палеонтологи обнаружили череп представителя лепидозавров

N+1
Безопасно и комфортно. 10 правил для вашего дома Безопасно и комфортно. 10 правил для вашего дома

Иногда важно взглянуть по-новому на то, как устроен ваш дом

Домашний Очаг
Как установить шрифт в Фотошоп: 3 способа Как установить шрифт в Фотошоп: 3 способа

Рассказываем подробно, как подгрузить шрифты в Adobe Photoshop

CHIP
Почему Китай ополчился на производителей онлайн-игр и к чему это приведет Почему Китай ополчился на производителей онлайн-игр и к чему это приведет

Государственное китайское СМИ рассказало о зависимости детей от онлайн-игр

Forbes
Алена Свиридова — о музыке, зумерах и дичи, которой иногда не хватает Алена Свиридова — о музыке, зумерах и дичи, которой иногда не хватает

Алена Свиридова рассказала о своем отношении к жизни и музыке

РБК
Измены и тайные романы: личная жизнь Ваенги, Булановой и других поп-звезд Измены и тайные романы: личная жизнь Ваенги, Булановой и других поп-звезд

Личная жизнь у Кати Лель, Татьяны Булановой и других звезд складывалась непросто

Cosmopolitan
Видит в ней Диану: почему принц Гарри связал свою жизнь именно с Меган Маркл Видит в ней Диану: почему принц Гарри связал свою жизнь именно с Меган Маркл

У принца Гарри было немало романов, но женился он на Меган Маркл

Cosmopolitan
15 вещей, которые не стоит говорить на собеседовании 15 вещей, которые не стоит говорить на собеседовании

Что нужно для того, чтобы получить работу мечты? Главное – не ляпнуть лишнего

Psychologies
Козерогам — симпл-димпл, Девам — медитация. Как знакам зодиака снять стресс Козерогам — симпл-димпл, Девам — медитация. Как знакам зодиака снять стресс

Антистресс-игрушки современности и традиционные методы снятия напряжения

Cosmopolitan
Физики решили загадку радиуса протона для электрон-протонного рассеяния Физики решили загадку радиуса протона для электрон-протонного рассеяния

Ученые перепроверили старые эксперименты с помощью новой математической модели

N+1
От тамагочи до попрыгунчиков: 7 игрушек из 90-х, вызывающих приступ ностальгии От тамагочи до попрыгунчиков: 7 игрушек из 90-х, вызывающих приступ ностальгии

Глядя на эти игрушки, хочется вернуться в детство

Playboy
Почему звезды бросают веганство и не делают из этого трагедии Почему звезды бросают веганство и не делают из этого трагедии

Звезды корректируют вегетарианскую диету

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

Фильмы, где главные роли сыграли рыжие актрисы

Cosmopolitan
Электромобили: полтора века истории Электромобили: полтора века истории

Машины с электрической тягой сегодня не кажутся чем-то диковинным

Вокруг света
Бедные vs богатые. У каких родителей больше шансов вырастить миллионера Бедные vs богатые. У каких родителей больше шансов вырастить миллионера

Как уровень дохода родителей влияет на будущее ребенка

СНОБ
Игорь Рябенький: 7 тезисов в пользу венчурных инвестиций Игорь Рябенький: 7 тезисов в пользу венчурных инвестиций

Игорь Рябенький — о том, как оценивать стартапы, кто такие бизнес-ангелы

РБК
9 известных киноактеров, о смерти которых мы даже не догадывались 9 известных киноактеров, о смерти которых мы даже не догадывались

Казалось, только вчера мы видели их в новом фильме! Оказалось, показалось

Maxim
Школа автотуризма. Психология и совместимость Школа автотуризма. Психология и совместимость

Психологические аспекты автотуризма. Конфликты в команде и выбор попутчиков

4x4 Club
Осторожно: борщевик! Осторожно: борщевик!

Что делать при ожоге борщевиком?

Лиза
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
Открыть в приложении