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 пить дать Как пить дать

Какой объем жидкости необходим в сутки и как понять, что организму не хватает?

Лиза
Встретимся в 2135 году: рухнет ли на Землю астероид Встретимся в 2135 году: рухнет ли на Землю астероид

Столкнется ли эта космическая глыба с Землей

Forbes
«Никакой магии»: как сервис CarPrice чуть не разорился, но в пандемию нарастил обороты «Никакой магии»: как сервис CarPrice чуть не разорился, но в пандемию нарастил обороты

Как онлайн-аукцион авто CarPrice совершал ошибки и потом их исправлял

Forbes
В НИУ ВШЭ создали интерактивную карту истории рок-музыки в Екатеринбурге В НИУ ВШЭ создали интерактивную карту истории рок-музыки в Екатеринбурге

Карта истории рок-музыки в Екатеринбурге

Популярная механика
Обратная сторона спорта: страшная правда Обратная сторона спорта: страшная правда

О скрытых угрозах тренировок

Cosmopolitan
Ирина Азер. Про золотые слитки, съеденные тюльпаны и дядю Гошу Вицина Ирина Азер. Про золотые слитки, съеденные тюльпаны и дядю Гошу Вицина

Ирина Азер. Актриса и дочь богатейшего человека в Тегеране

Коллекция. Караван историй
Роскошная Эшли Грэм: эффектные фото одной из самых известных плюс-сайз моделей Роскошная Эшли Грэм: эффектные фото одной из самых известных плюс-сайз моделей

История жизни и карьера американской модели Эшли Энн Грэм

Playboy
Самки австралийских осьминогов швырнули ил в назойливых ухажеров Самки австралийских осьминогов швырнули ил в назойливых ухажеров

Самки осьминогов умеют отгонять надоедливых или нежеланных ухажеров

N+1
Чему производители электромобилей могут поучиться у китайцев Чему производители электромобилей могут поучиться у китайцев

Рынок электромобилей постепенно расширяется

Популярная механика
Футбольный ковер: приворотные травы Футбольный ковер: приворотные травы

Натуральное покрытие футбольного поля представляет собой толстый «бутерброд»

Популярная механика
Обойдемся без зависимости: как не подсесть на сосудосуживающие при насморке Обойдемся без зависимости: как не подсесть на сосудосуживающие при насморке

Почему возникает зависимость от сосудосуживающих капель

Cosmopolitan
Анна Ахматова Анна Ахматова

Поэтесса, умерла 5 марта 1966 года в возрасте 76 лет

Esquire
5 массивных фактов об авианосцах 5 массивных фактов об авианосцах

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

Maxim
Чьи мечты мы реализуем и как ставить собственные цели Чьи мечты мы реализуем и как ставить собственные цели

Зачастую установки в нашей голове принадлежат вовсе не нам

Psychologies
От «Армагеддона» до «Бремени»: лучшие фильмы про апокалипсис всех времен От «Армагеддона» до «Бремени»: лучшие фильмы про апокалипсис всех времен

Самые интересные апокалиптические фильмы разных жанров

Playboy
Молекулярную динамику жидкой воды исследовали с атомарным разрешением Молекулярную динамику жидкой воды исследовали с атомарным разрешением

Вода — одна из наименее изученных жидкостей

N+1
Сидячая работа: 5 главных мифов о снайперах Сидячая работа: 5 главных мифов о снайперах

Работа снайпера — тяжелый труд, вокруг которого развелось множество мифов

Maxim
Вернувшиеся с того света: когда остановка сердца — еще не конец Вернувшиеся с того света: когда остановка сердца — еще не конец

Порой людям удается обмануть смерть

Вокруг света
Простая математика. Считаем обновления в Audi Q5 Простая математика. Считаем обновления в Audi Q5

Подмигиваем новой оптике и танцуем вместе с подвеской Audi Q5

РБК
Время ботокса, фотошопа и йоги Время ботокса, фотошопа и йоги

«У тебя комплексы» – такой диагноз мы нередко ставим друг другу и самим себе

Psychologies
Древние жители Сунгиря оказались любителями мяса северных оленей Древние жители Сунгиря оказались любителями мяса северных оленей

Чем питались древние обитатели Сунгиря

N+1
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
10 вещей, которые мы используем не по назначению 10 вещей, которые мы используем не по назначению

Почему мы используем все это неправильно

Maxim
Киногид по выживанию в трудных районах Киногид по выживанию в трудных районах

Путешествие только по скрытым от глаз жилым кварталам

GQ
Как иммигрантка из Ирана совершает революцию в лечении рака Как иммигрантка из Ирана совершает революцию в лечении рака

Хелен Сабзевари разрабатывает инновационные методы лечения рака

Forbes
Звездные российские актрисы, которые выглядят намного моложе своих лет Звездные российские актрисы, которые выглядят намного моложе своих лет

Время будто остановилось для этих красавиц. Бьюти-секреты звезд

Cosmopolitan
Зеленый конвейер Зеленый конвейер

Основатель производителя электрокаров Arrival возглавил рейтинг Forbes

Forbes
Первый длительный: Герман Титов и его 17 оборотов вокруг Земли Первый длительный: Герман Титов и его 17 оборотов вокруг Земли

Герман Титов 60 лет оставался самым молодым космонавтом в истории!

Вокруг света
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
Интеллектуальная собственность в АПК Интеллектуальная собственность в АПК

Что следует знать аграриям при регистрации объектов патентного права

Агроинвестор
Открыть в приложении