Delbrück-spredning

Delbrück-spredning , Delbrück -spredning - spredning af fotoner på virtuelle fotoner af et stærkt elektromagnetisk felt (for eksempel på kernens Coulomb -felt ). Dette er den første af de forudsagte ikke-lineære effekter af kvanteelektrodynamik . Delbrück-spredning ændrer i modsætning til Compton-spredning ikke energien af en foton i en referenceramme, hvor feltvektorpotentialet ved spredningspunktet er lig nul. Delbrück-spredning kan forekomme både med konservering og med inversion af fotonspin .

Mekanisme

En virtuel feltfoton (nederst til venstre) genererer et elektron-positron-par [1] (venstre og nederste side af kvadratet). Den indfaldende foton spredes på en af leptonerne , hvorefter den tilintetgør med sin antipartikel, hvilket giver anledning til en virtuel foton.

Spredningstværsnit

For lavenergifotoner er det spin-bevarende spredningstværsnit [2] : $\left(\hbar \omega \ll m_{e}c^{2}\right)$

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

og spredningstværsnittet med spin-inversion:

d\sigma _{{+-}}=d\sigma _{{-+}}=3.81\cdot 10^{{-4}}(Z\alpha )^{4}r_{0}^{2} \sin ^{4}(\vartheta /2)d\Omega

hvor er spredningsvinklen for fotonen, er ladningstallet for atomet, er elementet i rumvinklen , er den klassiske elektronradius . $\vartheta$ $Z$ $d\Omega$ $r_{0}=e^{2}/4\pi \varepsilon _{0}m_{e}c^{2}$

Ved høje energier er det fremadgående spredningstværsnit:

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

hvor det første led i firkantede parenteser er ansvarligt for spredning uden at ændre spin, og det andet er for spin inversion.

Det samlede tværsnit af Delbrück-spredning ved har tendens til grænsen: $\hbar \omega \gg m_{e}c^{2}$

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

Historie

Fra 1932 til 1937 arbejdede Max Delbrück i Berlin som assistent for Lise Meitner , der samarbejdede med Otto Hahn om neutronstråling af uran . I denne periode skrev han flere artikler, hvoraf den ene, skrevet i 1933 , var et vigtigt bidrag til teorien om gammastrålespredning af Coulomb-feltet på grund af vakuumpolarisering forårsaget af dette felt. Hans konklusioner viste sig at være uanvendelige i netop dette tilfælde, men 20 år senere bekræftede Hans Bethe eksistensen af et sådant fænomen og kaldte det "Delbrück-spredning" [3] .

I 1953 observerede Robert Wilson Delbrück-spredningen af 1,33 MeV gammastråler i det elektriske felt af en blykerne .

I 2012 blev det første gang påvist, at Delbrück-spredning resulterer i et positivt brydningsindeks for gammastråler (med en fotonenergi på 0,7-2 MeV) i silicium . Det menes, at denne opdagelse kan føre til skabelsen af effektiv gamma-optik [4] [5] .

Se også

Noter

↑ Einsteins ligning hjalp med at skabe stof fra lys Arkivkopi af 17. august 2021 på Wayback Machine // 17/08/2021
↑ Delbrück-spredning // Physical Encyclopedia : [i 5 bind] / Kap. udg. A. M. Prokhorov . - M . : Soviet Encyclopedia (bd. 1-2); Great Russian Encyclopedia (bd. 3-5), 1988-1999. — ISBN 5-85270-034-7 .
↑ Biografiske erindringer: bind 62 s. 66-117 "MAX LUDWIG HENNING DELBRÜCK 4. september 1906 - 10. marts 1981" AF WILLIAM HAYES http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=2201&page=76 juni kl. Wayback- maskinen
↑ Gamma Ray Optics: A Viable Tool for a New Branch of Scientific Discovery , Science Daily ( 4. maj 2012). Arkiveret fra originalen den 25. maj 2012. Hentet 5. maj 2012.
↑ D. Habs, M. M. Günther, M. Jentschel og W. Urban. Brydningsindeks for silicium ved γ-stråleenergier // Phys . Rev. Lett. . - 2012. - Bd. 108 . — S. 184802 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.108.184802 .

Litteratur

Akhiezer AI, Berestetsky VB Kvanteelektrodynamik. - 4. - M. , 1981.
Berestetsky V. B., Lifshits V. M., Pitaevsky L. P. Kvanteelektrodynamik. - 2. - M. , 1980.
Jauch JM, Rohrlich P. Teorien om fotoner og elektroner. - 2. - NY.