Împrăștiere Delbrück

Imprăștirea Delbrück , împrăștierea Delbrück - împrăștierea fotonilor pe fotonii virtuali ai unui câmp electromagnetic puternic (de exemplu, pe câmpul Coulomb al nucleului ). Acesta este primul dintre efectele neliniare prezise ale electrodinamicii cuantice . Imprăștirea Delbrück, spre deosebire de împrăștierea Compton , nu modifică energia unui foton într-un cadru de referință în care potențialul vector al câmpului în punctul de împrăștiere este egal cu zero. Imprăștirea Delbrück poate apărea atât cu conservarea, cât și cu inversarea spinului fotonului .

Mecanism

Un foton de câmp virtual (stânga jos) generează o pereche electron-pozitron [1] (laturile din stânga și de jos ale pătratului). Fotonul incident se împrăștie pe unul dintre leptoni , după care se anihilează cu antiparticula sa, dând naștere unui foton virtual.

Secțiune transversală de împrăștiere

Pentru fotonii de energie joasă , secțiunea transversală de împrăștiere cu conservarea spinului [2] este: $\left(\hbar \omega \ll m_{e}c^{2}\right)$

d\sigma _{{++}}=d\sigma _{{--}}=1.004\cdot 10^{{-3}}(Z\alpha )^{4}r_{0}^{2} \cos ^{4}(\vartheta /2)d\Omega

și secțiunea transversală de împrăștiere cu inversarea spinului:

d\sigma _{{+-}}=d\sigma _{{-+}}=3,81\cdot 10^{{-4}}(Z\alpha )^{4}r_{0}^{ 2} \sin ^{4}(\vartheta /2)d\Omega

unde este unghiul de împrăștiere al fotonului, este numărul de sarcină al atomului, este elementul unghiului solid , este raza clasică a electronului . $\vartheta$ $Z$ $d\Omega$ $r_{0}=e^{2}/4\pi \varepsilon _{0}m_{e}c^{2}$

La energii mari, secțiunea transversală de împrăștiere înainte este:

d\sigma {\big |}_{{\vartheta =0}}={\frac {49}{81\pi ^{2}}}(Z\alpha )^{4}r_{0}^{2 }\left({\frac {\hbar \omega }{m_{e}c^{2}}}\right)^{2}\left[\ln ^{2}{\frac {0{,}15 \hbar \omega }{m_{e}c^{2}}}+{\frac {\pi ^{2}}{4}}\right]d\Omega

unde primul termen dintre paranteze pătrate este responsabil pentru împrăștiere fără modificarea spinului, iar al doilea este pentru inversarea spinului.

Secțiunea transversală totală a împrăștierii Delbrück la tinde spre limită: $\hbar \omega \gg m_{e}c^{2}$

\sigma _{{\omega \to \infty }}={\frac {98Z^{4}\alpha ^{6}\hbar ^{2}}{81\pi m_{e}^{2}c^ {2}}}

Istorie

Din 1932 până în 1937 , Max Delbrück a lucrat la Berlin ca asistent al lui Lise Meitner , care a colaborat cu Otto Hahn la radiația neutronică a uraniului . În această perioadă a scris mai multe lucrări, dintre care una, scrisă în 1933 , a fost o contribuție importantă la teoria împrăștierii razelor gamma de către câmpul Coulomb, datorită polarizării în vid cauzate de acest câmp. Concluziile sale s-au dovedit a fi inaplicabile în acest caz particular, dar 20 de ani mai târziu, Hans Bethe a confirmat existența unui astfel de fenomen și l-a numit „împrăștiere Delbrück” [3] .

În 1953, Robert Wilson a observat împrăștierea Delbrück a razelor gamma de 1,33 MeV în câmpul electric al unui nucleu de plumb .

În 2012, a fost demonstrat pentru prima dată că împrăștierea Delbrück are ca rezultat un indice de refracție pozitiv al razelor gamma (cu o energie fotonică de 0,7–2 MeV) în siliciu . Se crede că această descoperire poate duce la crearea unei optici gamma eficiente [4] [5] .

Vezi și

Note

↑ Ecuația lui Einstein a ajutat la crearea materiei din lumină Copie de arhivă din 17 august 2021 la Wayback Machine // 17.08.2021
↑ Răspândirea Delbrück // Enciclopedia fizică : [în 5 volume] / Cap. ed. A. M. Prohorov . - M . : Enciclopedia Sovietică (vol. 1-2); Marea Enciclopedie Rusă (vol. 3-5), 1988-1999. — ISBN 5-85270-034-7 .
↑ Memorii biografice: Volumul 62 pp66-117 „MAX LUDWIG HENNING DELBRÜCK 4 septembrie 1906 - 10 martie 1981” DE WILLIAM HAYES http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=2201&page=66 20 iunie 17, arhivat mașina Wayback
↑ Gamma Ray Optics: A Viable Tool for a New Branch of Scientific Discovery , Science Daily ( 4 mai 2012). Arhivat din original pe 25 mai 2012. Preluat la 5 mai 2012.
↑ D. Habs, M. M. Günther, M. Jentschel și W. Urban. Indicele de refracție al siliciului la energie razelor γ // Fiz . Rev. Lett. . - 2012. - Vol. 108 . — P. 184802 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.108.184802 .

Literatură

Akhiezer AI, Berestetsky VB Electrodinamică cuantică. - 4. - M. , 1981.
Berestetsky V. B., Lifshits V. M., Pitaevsky L. P. Electrodinamică cuantică. - 2. - M. , 1980.
Jauch JM, Rohrlich P. Teoria fotonilor și electronilor. - 2. - NY.