Breit-Wheeler process

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 29 juni 2021; kontroller kräver 2 redigeringar .

Breit-Wheeler-processen  är den enklaste reaktionen genom vilken ljus kan omvandlas till materia [1] . Denna process kan ta formen av växelverkan mellan två gammakvantor med deras efterföljande omvandling till ett elektron-positronpar: . Teoretiskt förutspådde en liknande process i starka elektriska fält vid användning av ultrakorta laserpulser med hög effekt [ 2] .

Processen beskrevs först av Gregory Breith och John A. Wheeler 1934 i Physical Review [3] . Även om processen är en av manifestationerna av massenergiekvivalens , har den aldrig observerats i praktiken hittills (2014) på ​​grund av svårigheten att fokusera ankommande gammastrålar. Men 1997 lyckades forskare vid National Accelerator Laboratory implementera den så kallade multifoton Breit-Wheeler-processen, genom att använda elektroner för att skapa högenergifotoner , som sedan deltog i flera kollisioner och så småningom förvandlades till elektroner och positroner inom samma kammare [4] .

2014 föreslog fysiker vid Imperial College London ett relativt enkelt experiment för att demonstrera Breit-Wheeler-processen [5] . Experimentet i kollideren består av två steg. Först föreslog de att man skulle använda en kraftfull högintensiv laser för att accelerera elektroner till nästan ljushastigheter. De accelererade elektronerna avfyras sedan på en guldplatta för att skapa en stråle av fotoner som bär miljarder gånger mer energi än fotoner i synligt ljus. För det andra innebär experimentet att bestråla insidan av en ihålig guldcylinder med en laser för att skapa fotoner av termisk strålning. De skickar sedan en stråle av fotoner från experimentets första skede genom cylinderns mitt, vilket gör att fotonerna från de två källorna kolliderar och bildar elektroner och positroner. Som ett resultat skulle det vara möjligt att detektera bildandet av elektroner och positroner efter att partiklarna lämnat cylindern [5] . Monte Carlo-simulering visar att prestandan för denna metod är cirka 10 5 elektron-positronpar i ett skott [1] .

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 O. J. Pike, F. Mackenroth, E. G. Hill och S. J. Rose. En foton-foton kolliderar i ett vakuum hohlraum . Naturfotonik (18 maj 2014). doi : 10.1038/nphoton.2014.95 . Hämtad: 19 maj 2014.
  2. ↑ A.I. Titov, B. Kämpfer, H. Takabe och A. Hosaka. Breit-Wheeler process i mycket korta elektromagnetiska pulser . Fysisk granskning (10 april 2013). doi : 10.1103/PhysRevA.87.042106 . Hämtad 19 maj 2014. Arkiverad från originalet 22 april 2016.
  3. ↑ G. Breit och John A. Wheeler. Collision of Two Light Quanta . Fysisk granskning (15 december 1934). doi : 10.1103/PhysRev.46.1087 . Tillträdesdatum: 19 maj 2014. Arkiverad från originalet 7 november 2015.
  4. ↑ Akshat Rathi. "Supernova i en flaska" kan hjälpa till att skapa materia från ljus . Ars Technica (19 maj 2014). Hämtad 20 maj 2014. Arkiverad från originalet 20 maj 2014.
  5. ↑ 1 2 Forskare upptäcker hur man förvandlar ljus till materia efter 80-åriga uppdrag . Phys.org (18 maj 2014). Hämtad 24 juli 2015. Arkiverad från originalet 6 november 2015.