Русская Википедия:Дельбрюковское рассеяние
Дельбрю́ковское рассе́яние, рассе́яние Дельбрюка — рассеяние фотонов на виртуальных фотонах сильного электромагнитного поля (например, на кулоновском поле ядра). Это первый из предсказанных нелинейных эффектов квантовой электродинамики. Дельбрюковское рассеяние, в отличие от комптоновского, не меняет энергии фотона в системе отсчёта, в которой векторный потенциал поля в точке рассеяния равен нулю. Дельбрюковское рассеяние может происходить как с сохранением, так и с инверсией спина фотона.
Механизм
Виртуальный фотон поля (снизу слева) порождает электрон-позитронную пару[1] (левая и нижняя стороны квадрата). Падающий фотон рассеивается на одном из лептонов, после чего тот аннигилирует со своей античастицей, порождая виртуальный фотон.
Сечение рассеяния
Для фотонов небольших энергий <math>\left( \hbar\omega \ll m_e c^2 \right)</math> сечение рассеяния с сохранением спина[2]:
- <math>d\sigma_{++} = d\sigma_{--} = 1,004 \cdot 10^{-3}(Z\alpha)^4 r_0^2\cos^4(\vartheta/2)d\Omega</math>
а сечение рассеяния с инверсией спина:
- <math>d\sigma_{+-} = d\sigma_{-+} = 3,81 \cdot 10^{-4}(Z\alpha)^4 r_0^2\sin^4(\vartheta/2)d\Omega</math>
где <math>\vartheta</math> — угол рассеяния фотона, <math>Z</math> — зарядовое число атома, <math>d\Omega</math> — элемент телесного угла, <math>r_0 = e^2/4\pi\varepsilon_0 m_e c^2</math> — классический радиус электрона.
При высоких энергиях сечение рассеяния вперёд равно:
- <math>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</math>
где первое слагаемое в квадратных скобках отвечает за рассеяние без изменения спина, а второе — за инверсию спина.
Полное сечение дельбрюковского рассеяния при <math>\hbar\omega \gg m_e c^2</math> стремится к пределу:
- <math>\sigma_{\omega \to \infty} = \frac{98 Z^4 \alpha^6 \hbar^2}{81\pi m_e^2 c^2}</math>
История
С 1932 по 1937 год, Макс Дельбрюк (Шаблон:Lang-de) работал в Берлине ассистентом Лизы Мейтнер, сотрудничавшей с Отто Ганом в исследовании нейтронного излучения урана. В этот период он написал несколько работ, одна из которых, написанная в 1933 году, стала важным вкладом в теорию рассеяния гамма-лучей на кулоновском поле благодаря поляризации вакуума, вызванной этим полем. Его выводы оказались неприменимы в данном конкретном случае, однако 20 лет спустя Ханс Бете подтвердил существование такого явления и назвал его «Дельбрюковским рассеянием»[3].
В 1953 году Роберт Уилсон наблюдал дельбрюковское рассеяние гамма-лучей энергией 1,33 МэВ в электрическом поле ядра свинца.
В 2012 году было впервые продемонстрировано, что дельбрюковское рассеяние приводит к появлению положительного показателя преломления гамма-лучей (с энергией фотона 0,7—2 МэВ) в кремнии. Считается, что это открытие может привести к созданию эффективной гамма-оптики[4][5].
См. также
Примечания
Литература
- ↑ Уравнение Эйнштейна помогло создать материю из света Шаблон:Wayback // 17.08.2021
- ↑ Шаблон:ФизЭ
- ↑ Biographical Memoirs: Volume 62 pp66-117 «MAX LUDWIG HENNING DELBRÜCK 4 September 1906 — 10 March 1981» BY WILLIAM HAYES http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=2201&page=66 Шаблон:Wayback
- ↑ Шаблон:Cite news
- ↑ Шаблон:Статья
