Дельбрюковское рассеяние

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

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[править | править вики-текст]

Фейнмановская диаграмма дельбрюковского рассеяния

Виртуальный фотон поля (снизу слева) порождает электрон-позитронную пару (левая и нижняя стороны квадрата). Падающий фотон рассеивается на одном из лептонов, после чего тот аннигилирует со своей античастицей, порождая виртуальный фотон.

Сечение рассеяния[править | править вики-текст]

Для фотонов небольших энергий сечение рассеяния с сохранением спина[1]:

а сечение рассеяния с инверсией спина:

где  — угол рассеяния фотона,  — зарядовое число атома,  — элемент телесного угла,  — классический радиус электрона.

При высоких энергиях сечение рассеяния вперёд равно:

где первое слагаемое в квадратных скобках отвечает за рассеяние без изменения спина, а второе — за инверсию спина.

Полное сечение дельбрюковского рассеяния при стремится к пределу:

История[править | править вики-текст]

С 1932 по 1937 год, Макс Дельбрюк (нем. Max Delbrück) 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»[2].

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-лучейэнергией фотона 0,7—2 МэВ) в кремнии. Считается, что это открытие может привести к созданию эффективной гамма-оптики[3][4].

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Дельбрюковское рассеяние // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия (тт. 1—2); Большая Российская энциклопедия (тт. 3—5), 1988—1999. — ISBN 5-85270-034-7.
  2. 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
  3. Gamma Ray Optics: A Viable Tool for a New Branch of Scientific Discovery (англ.), Science Daily (4 мая 2012). Проверено 5 мая 2012.
  4. D. Habs, M. M. Günther, M. Jentschel, and W. Urban Refractive Index of Silicon at γ Ray Energies (англ.) // Phys. Rev. Lett.. — 2012. — Vol. 108. — P. 184802. — DOI:10.1103/PhysRevLett.108.184802.

Литература[править | править вики-текст]

  • Ахиезер А. И., Берестецкий В. Б. Квантовая электродинамика. — 4. — М., 1981.
  • Берестецкий В. Б., Лифшиц В. M., Питаевский Л. П. Квантовая электродинамика. — 2. — М., 1980.
  • Jauch J. M., Rohrlich P. The theory of photons and electrons. — 2. — NY.