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

Самые противные вредные привычки: этот список поможет понять, с чем тебе пора попрощаться Самые противные вредные привычки: этот список поможет понять, с чем тебе пора попрощаться

Список самых опасных вредных привычек, которые пагубно влияют на здоровье

Playboy
За люриком под парусами За люриком под парусами

Репортаж с архипелага Новая Земля

Наука и жизнь
Безглютеновая мода: как пищевая промышленность извлекает прибыль из страхов Безглютеновая мода: как пищевая промышленность извлекает прибыль из страхов

Глава из книги Тима Спектора. О мифах, связанных с глютеном

Forbes
Все сложно: правила приема пищи, которые соблюдает вся королевская семья Все сложно: правила приема пищи, которые соблюдает вся королевская семья

Посещение обеда у королевы требует неукоснительного соблюдения этикета

Cosmopolitan
Считаем калории при беременности: сколько необходимо? Считаем калории при беременности: сколько необходимо?

Как рассчитать потребность в калориях во время беременности

9 месяцев
Тестировщик: ключевая фигура в IT Тестировщик: ключевая фигура в IT

Молодая профессия в IT — тестер программного обеспечения

Популярная механика
Дитя трех эпох. Тест-драйв Nissan Murano Дитя трех эпох. Тест-драйв Nissan Murano

Флагманский кроссовер «Ниссана» для России словно выпал из течения времени

РБК
Картина «Не ждали»: новое лицо оппозиции Картина «Не ждали»: новое лицо оппозиции

Кого и чего на самом деле не ждали герои картины «Не ждали»

Вокруг света
Чем отличаются премиальные и бюджетные автомобильные бренды Чем отличаются премиальные и бюджетные автомобильные бренды

Автомобили делятся не только по кузовам и классам, но еще и на премиум и нет

Maxim
Полтинник я вам дам: фильму «12 стульев» Леонида Гайдая — 50 лет. Вот, как он создавался Полтинник я вам дам: фильму «12 стульев» Леонида Гайдая — 50 лет. Вот, как он создавался

История создания фильма «12 стульев», который стал самым сложным для Гайдая

Esquire
Самый стильный маникюр на эту осень: идеи и тренды от нейл-эксперта Самый стильный маникюр на эту осень: идеи и тренды от нейл-эксперта

Идеи для модного маникюра на осень

Cosmopolitan
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
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
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
Стоп-игра Стоп-игра

Наша героиня рассказывает, как ей удалось выбраться из виртуального мира

Cosmopolitan
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
Как жить после измены: 6 главных ошибок, которые совершают женщины Как жить после измены: 6 главных ошибок, которые совершают женщины

Пережить измену сложно. Примирение возможно, хотя этот путь и нелегок

Cosmopolitan
Как это работает: вечный двигатель Как это работает: вечный двигатель

Вечных двигателей не существует. Тем не менее они делятся на несколько типов

Вокруг света
Почему подводит память? Почему подводит память?

Как уберечь свою память?

Здоровье
Электрические кабели живых клеток Электрические кабели живых клеток

Вопрос о существовании «животного электричества»

Наука и жизнь
Золото бунта: как экс-менеджер Фридмана и Абрамовича управляет компанией Petropavlovsk Золото бунта: как экс-менеджер Фридмана и Абрамовича управляет компанией Petropavlovsk

Основатель компании в СИЗО, производство падает, а конфликт далек от завершения

Forbes
Как включить Блютуз на компьютере: несколько способов Как включить Блютуз на компьютере: несколько способов

Как включить Блютуз на ноутбуке или ПК?

CHIP
Краткий курс счастливой жизни Краткий курс счастливой жизни

Психотерапию, как оказалось, можно сделать массовой

Tatler
Формула любви: 5 фактов, которые не понравятся романтикам Формула любви: 5 фактов, которые не понравятся романтикам

Все романтические переживания — всего лишь хитрость эгоистичных и циничных генов

Вокруг света
Соль лета. Калейдоскоп Балеарских островов Соль лета. Калейдоскоп Балеарских островов

Новые маршруты на Балеарских островах

СНОБ
Все бабушки делают это: почему старшее поколение балует внуков? Все бабушки делают это: почему старшее поколение балует внуков?

Почему бабушки включают режим вседозволенности и стоит ли с этим бороться

Psychologies
Воззвание к молодому поколению Воззвание к молодому поколению

В сентябре 1861 года столицу Российской империи потрясли студенческие волнения

Вокруг света
Художник и его музей Художник и его музей

Анна Толстова об Александре Ройтбурде

Weekend
Разгадать за выходные: детективные мини-сериалы, которые пробудят в тебе Шерлока Разгадать за выходные: детективные мини-сериалы, которые пробудят в тебе Шерлока

10 детективных мини-сериалов для развития гибкости ума

Cosmopolitan
Сойки проиграли орнитологам в наперстки и отказались от еды Сойки проиграли орнитологам в наперстки и отказались от еды

Соек можно обмануть с помощью фокуса с кубками и шарами

N+1
Открыть в приложении