- 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.
Содержание
Механизм
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
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
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 Ганс 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-лучей (с энергией фотона 0,7—2 МэВ) в кремнии. Считается, что это открытие может привести к созданию эффективной гамма-оптики[3][4].
См. также
Примечания
- ↑ Дельбрюковское рассеяние // Физическая энциклопедия / Д. М. Алексеев, А. М. Балдин, А. М. Бонч-Бруевич, А. С. Боровик-Романов, Б. К. Вайнштейн, С. В. Вонсовский, А. В. Гапонов-Грехов, С. С. Герштейн, И. И. Гуревич, А. А. Гусев, М. А. Ельяшевич, М. Е. Жаботинский, Д. Н. Зубарев, Б. Б. Кадомцев, И. С. Шапиро, Д. В. Ширков; под общ. ред. А. М. Прохорова. — М.: Советская энциклопедия, 1988—1998.
- ↑ 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
- ↑ Gamma Ray Optics: A Viable Tool for a New Branch of Scientific Discovery (англ.), Science Daily (4 мая 2012). Проверено 5 мая 2012.
- ↑ D. Habs, M. M. Günther, M. Jentschel, and W. Urban Refractive Index of Silicon at γ Ray Energies (англ.) // Phys. Rev. Lett.. — 2012. — Т. 108. — С. 184802. — DOI:10.1103/PhysRevLett.108.184802
Литература
- 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.
- Jаuсh J. M., Rоhrliсh P. The theory of photons and electrons. — 2. — NY.
Категории:- Атомная физика
- Квантовая электродинамика
- Рассеяние света
Wikimedia Foundation. 2010.