Breit-Wheelerův proces

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 29. června 2021; kontroly vyžadují 2 úpravy .

Breit-Wheelerův proces  je nejjednodušší reakcí, kterou lze světlo proměnit ve hmotu [1] . Tento proces může mít podobu interakce dvou gama kvant s jejich následnou transformací na elektron-pozitronový pár: . Teoreticky předpověděl podobný proces v silných elektrických polích při použití vysoce výkonných ultrakrátkých laserových pulzů [2] .

Tento proces poprvé popsali Gregory Breith a John A. Wheeler v roce 1934 ve Physical Review [3] . I když je tento proces jedním z projevů ekvivalence hmoty a energie , nebyl dosud v praxi (2014) nikdy pozorován kvůli obtížnosti fokusace dopadajícího gama záření. V roce 1997 se však výzkumníkům z National Accelerator Laboratory podařilo implementovat takzvaný multifotonový Breit-Wheelerův proces, využívající elektrony k vytvoření vysokoenergetických fotonů , které se poté účastnily několika srážek a nakonec se přeměnily na elektrony a pozitrony . komora [4] .

V roce 2014 fyzici z Imperial College London navrhli relativně jednoduchý experiment k demonstraci Breit-Wheelerova procesu [5] . Experiment v urychlovači se skládá ze dvou kroků. Nejprve navrhli použití výkonného laseru s vysokou intenzitou k urychlení elektronů na rychlosti blízké rychlosti světla. Urychlené elektrony jsou pak vystřeleny na zlatou desku, aby vytvořily paprsek fotonů nesoucích miliardkrát více energie než fotony viditelného světla. Za druhé, experiment zahrnuje ozařování vnitřního povrchu zlatého dutého válce laserem za účelem vytvoření fotonů tepelného záření. Poté pošlou paprsek fotonů z první fáze experimentu středem válce, což způsobí, že se fotony ze dvou zdrojů srazí a vytvoří elektrony a pozitrony. Díky tomu by bylo možné detekovat vznik elektronů a pozitronů poté, co částice opustí válec [5] . Monte Carlo simulace ukazuje, že výkon této metody je asi 10 5 elektron-pozitronových párů na jeden výstřel [1] .

Poznámky

  1. ↑ 1 2 O. J. Pike, F. Mackenroth, E. G. Hill a S. J. Rose. Foton-fotonový srážeč ve vakuovém hohlraumu . Fotonika přírody (18. května 2014). doi : 10.1038/nphoton.2014.95 . Staženo: 19. května 2014.
  2. ↑ A. I. Titov, B. Kämpfer, H. Takabe a A. Hosaka. Breit-Wheelerův proces ve velmi krátkých elektromagnetických pulzech . Fyzická revize (10. dubna 2013). doi : 10.1103/PhysRevA.87.042106 . Získáno 19. 5. 2014. Archivováno z originálu 22. 4. 2016.
  3. ↑ G. Breit a John A. Wheeler. Srážka dvou světelných kvant . Fyzická revue (15. prosince 1934). doi : 10.1103/PhysRev.46.1087 . Datum přístupu: 19. května 2014. Archivováno z originálu 7. listopadu 2015.
  4. ↑ Akshat Rathi. "Supernova v láhvi" by mohla pomoci vytvořit hmotu ze světla . Ars Technica (19. května 2014). Získáno 20. května 2014. Archivováno z originálu 20. května 2014.
  5. ↑ 1 2 Vědci po 80letém hledání objevili, jak proměnit světlo ve hmotu . Phys.org (18. května 2014). Získáno 24. července 2015. Archivováno z originálu 6. listopadu 2015.