Breit-Wheeler-prosessi

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 29.6.2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .

Breit-Wheeler-prosessi  on yksinkertaisin reaktio, jolla valo voidaan muuttaa aineeksi [1] . Tämä prosessi voi tapahtua kahden gamma-kvantin vuorovaikutuksena, jonka jälkeen ne muuttuvat elektroni-positronipariksi: . Teoreettisesti ennusti samanlaista prosessia vahvoissa sähkökentissä käytettäessä suuritehoisia ultralyhyitä laserpulsseja [ 2] .

Prosessin kuvasivat ensimmäisen kerran Gregory Breith ja John A. Wheeler vuonna 1934 Physical Review -julkaisussa [3] . Vaikka prosessi on yksi massa-energiaekvivalenssin ilmenemismuodoista , sitä ei ole koskaan havaittu käytännössä toistaiseksi (2014), koska vastaan ​​tulevien gammasäteiden fokusointi on vaikeaa. Kuitenkin vuonna 1997 National Accelerator Laboratoryn tutkijat onnistuivat toteuttamaan niin sanotun monifotoni Breit-Wheeler -prosessin käyttämällä elektroneja korkeaenergisten fotonien luomiseen , jotka sitten osallistuivat useisiin törmäyksiin ja lopulta muuttuivat elektroneiksi ja positroneiksi saman sisällä. kammio [4] .

Vuonna 2014 Lontoon Imperial Collegen fyysikot ehdottivat suhteellisen yksinkertaista koetta Breit-Wheeler-prosessin osoittamiseksi [5] . Kokeilu törmäyksessä koostuu kahdesta vaiheesta. Ensinnäkin he ehdottivat tehokkaan korkean intensiteetin laserin käyttöä elektronien kiihdyttämiseksi lähes valonnopeuksiin. Kiihdytetyt elektronit poltetaan sitten kultalevylle, jolloin saadaan aikaan fotoninsäde, joka kuljettaa miljardeja kertoja enemmän energiaa kuin näkyvän valon fotonit. Toiseksi koe käsittää kultaisen onton sylinterin sisäpinnan säteilyttämisen laserilla lämpösäteilyn fotonien luomiseksi. Sitten he lähettävät fotoninsäteen kokeen ensimmäisestä vaiheesta sylinterin keskustan läpi, jolloin kahdesta lähteestä tulevat fotonit törmäävät ja muodostavat elektroneja ja positroneja. Tämän seurauksena elektronien ja positronien muodostuminen olisi mahdollista havaita hiukkasten poistuttua sylinteristä [5] . Monte Carlo -simulaatio osoittaa, että tämän menetelmän suorituskyky on noin 10 5 elektroni-positroniparia yhdellä laukauksella [1] .

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 O. J. Pike, F. Mackenroth, E. G. Hill ja S. J. Rose. Fotoni-fotonitörmätin tyhjiössä hohlraum . Nature Photonics (18. toukokuuta 2014). doi : 10.1038/nphoton.2014.95 . Haettu: 19.5.2014.
  2. ↑ A.I. Titov, B. Kämpfer, H. Takabe ja A. Hosaka. Breit-Wheeler-prosessi erittäin lyhyillä sähkömagneettisilla pulsseilla . Fyysinen katsaus (10. huhtikuuta 2013). doi : 10.1103/PhysRevA.87.042106 . Haettu 19. toukokuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 22. huhtikuuta 2016.
  3. ↑ G. Breit ja John A. Wheeler. Kahden valokvantan törmäys . Physical Review (15. joulukuuta 1934). doi : 10.1103/PhysRev.46.1087 . Käyttöpäivä: 19. toukokuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 7. marraskuuta 2015.
  4. ↑ Akshat Rathi. "Supernova pullossa" voisi auttaa luomaan ainetta valosta . Ars Technica (19. toukokuuta 2014). Haettu 20. toukokuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 20. toukokuuta 2014.
  5. ↑ 1 2 Tutkijat keksivät, kuinka valo voidaan muuttaa aineeksi 80 vuoden etsinnän jälkeen . Phys.org (18. toukokuuta 2014). Haettu 24. heinäkuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 6. marraskuuta 2015.