Procesul Breit-Wheeler

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 29 iunie 2021; verificările necesită 2 modificări .

Procesul Breit-Wheeler  este cea mai simplă reacție prin care lumina poate fi transformată în materie [1] . Acest proces poate lua forma interacțiunii a două cuante gamma cu transformarea lor ulterioară într-o pereche electron-pozitron: . Teoretic a prezis un proces similar în câmpuri electrice puternice atunci când se utilizează impulsuri laser ultrascurte de mare putere [2] .

Procesul a fost descris pentru prima dată de Gregory Breith și John A. Wheeler în 1934 în Physical Review [3] . Deși procesul este una dintre manifestările echivalenței masă-energie , nu a fost niciodată observat în practică până acum (2014) din cauza dificultății de focalizare a razelor gamma care se apropie. Cu toate acestea, în 1997, cercetătorii de la National Accelerator Laboratory au reușit să implementeze așa-numitul proces multifoton Breit-Wheeler, folosind electroni pentru a crea fotoni de înaltă energie , care apoi au participat la mai multe ciocniri și, în cele din urmă, s-au transformat în electroni și pozitroni , în cadrul aceluiași camera [4] .

În 2014, fizicienii de la Imperial College London au propus un experiment relativ simplu pentru a demonstra procesul Breit-Wheeler [5] . Experimentul în ciocnitor constă din doi pași. În primul rând, au propus utilizarea unui laser puternic de mare intensitate pentru a accelera electronii la viteze apropiate de lumina. Electronii accelerați sunt apoi trageți pe o placă de aur pentru a crea un fascicul de fotoni care transportă de miliarde de ori mai multă energie decât fotonii de lumină vizibilă. În al doilea rând, experimentul implică iradierea suprafeței interioare a unui cilindru gol din aur cu un laser pentru a crea fotoni de radiație termică. Ei trimit apoi un fascicul de fotoni din prima etapă a experimentului prin centrul cilindrului, făcând ca fotonii din cele două surse să se ciocnească și să formeze electroni și pozitroni. Ca rezultat, ar fi posibil să se detecteze formarea de electroni și pozitroni după ce particulele părăsesc cilindrul [5] . Simularea Monte Carlo arată că performanța acestei metode este de aproximativ 10 5 perechi electron-pozitron într-o singură lovitură [1] .

Note

  1. ↑ 1 2 O. J. Pike, F. Mackenroth, E. G. Hill și S. J. Rose. Un ciocnitor foton-foton într-un hohlraum vid . Nature Photonics (18 mai 2014). doi : 10.1038/nphoton.2014.95 . Preluat: 19 mai 2014.
  2. ↑ A.I. Titov, B. Kämpfer, H. Takabe și A. Hosaka. Procesul Breit-Wheeler în impulsuri electromagnetice foarte scurte . Revista fizică (10 aprilie 2013). doi : 10.1103/PhysRevA.87.042106 . Consultat la 19 mai 2014. Arhivat din original la 22 aprilie 2016.
  3. ↑ G. Breit și John A. Wheeler. Ciocnirea a două cuante de lumină . Revista fizică (15 decembrie 1934). doi : 10.1103/PhysRev.46.1087 . Data accesului: 19 mai 2014. Arhivat din original pe 7 noiembrie 2015.
  4. ↑ Akshat Rathi. „Supernova într-o sticlă” ar putea ajuta la crearea materiei din lumină . Ars Technica (19 mai 2014). Consultat la 20 mai 2014. Arhivat din original pe 20 mai 2014.
  5. ↑ 1 2 Oamenii de știință descoperă cum să transforme lumina în materie după o căutare de 80 de ani . Phys.org (18 mai 2014). Preluat la 24 iulie 2015. Arhivat din original la 6 noiembrie 2015.