Jump to content

Рассеяние Дельбрюка

(Перенаправлено из Рассеяния Дельбрюка )

Дельбрюка Рассеяние — отклонение фотонов высокой энергии в кулоновском поле ядер вследствие поляризации вакуума — наблюдалось в 1975 году. Сопутствующий процесс рассеяния света на свете , также являющийся следствием поляризации вакуума, не наблюдался до тех пор, пока 1998. [ 1 ] В обоих случаях это процесс, описываемый квантовой электродинамикой .

Открытие

[ редактировать ]

С 1932 по 1937 год Макс Дельбрюк работал в Берлине ассистентом Лизы Мейтнер , сотрудничавшей с Отто Ганом по результатам облучения урана нейтронами. В этот период он написал несколько статей, одна из которых оказалась важным вкладом в исследование рассеяния гамма-лучей кулоновским полем из-за поляризации вакуума, создаваемого этим полем (1933). Его вывод оказался теоретически обоснованным, но неприменимым к данному случаю, но 20 лет спустя Ганс Бете подтвердил это явление и назвал его «рассеянием Дельбрюка». [ 2 ]

В 1953 году Роберт Уилсон наблюдал Дельбрюковское рассеяние гамма-лучей с энергией 1,33 МэВ электрическими полями ядер свинца.

Описание

[ редактировать ]

Рассеяние Дельбрюка — это когерентное упругое рассеяние фотонов в кулоновском поле тяжелых ядер. Это один из двух нелинейных эффектов квантовой электродинамики (КЭД) в кулоновском поле, исследованных экспериментально. Другой — расщепление фотона на два фотона. Рассеяние Дельбрюка было введено Максом Дельбрюком для объяснения расхождений между экспериментальными и предсказанными данными в эксперименте по комптоновскому рассеянию на тяжелых атомах, проведенном Мейтнер и Кестерс. [ 3 ] Аргументы Дельбрюка основывались на релятивистской квантовой механике Дирака, согласно которой вакуум КЭД заполнен электронами отрицательной энергии или – говоря современным языком – электрон-позитронными парами. Эти электроны с отрицательной энергией должны быть способны производить когерентно-упругое рассеяние фотонов, поскольку импульс отдачи во время поглощения и испускания фотона передается всему атому, в то время как электроны остаются в своем состоянии с отрицательной энергией. Этот процесс является аналогом атомного рэлеевского рассеяния с той лишь разницей, что в последнем случае электроны связаны в электронном облаке атома. Эксперимент Мейтнер и Кёстерс был первым в серии экспериментов, в которых расхождение между экспериментальными и предсказанными дифференциальными сечениями упругого рассеяния на тяжелых атомах интерпретировалось в терминах рассеяния Дельбрюка. С современной точки зрения эти ранние результаты не заслуживают доверия. Надежные исследования стали возможны только после того, как современные методы КЭД, основанные на диаграммах Фейнмана, стали доступны для количественного предсказания, а на экспериментальной стороне были разработаны детекторы фотонов с высоким энергетическим разрешением и высокой эффективностью регистрации. Так было в начале 1970-х годов, когда также работали компьютеры с высокой вычислительной мощностью, которые давали численные результаты для амплитуд рассеяния Дельбрюка с достаточной точностью.

Первое наблюдение рассеяния Дельбрюка было достигнуто в эксперименте по рассеянию высокоэнергетических фотонов под малыми углами, проведенном в DESY (Германия) в 1973 году. [ 4 ] где важна только мнимая часть амплитуды рассеяния. Было получено согласие с предсказаниями Чэн Ву. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] которые позже были проверены Мильштейном и Страховенко. [ 10 ] [ 11 ] Эти последние авторы используют квазиклассическое приближение, сильно отличающееся от приближения Ченга и Ву. Однако можно показать, что оба приближения эквивалентны и приводят к одним и тем же численным результатам. Существенный прорыв произошел в Геттингене (Германия) в 1975 г., проведенном при энергии 2,754 МэВ. [ 12 ] В Геттингенском эксперименте рассеяние Дельбрюка наблюдалось как доминирующий вклад в процесс когерентно-упругого рассеяния в дополнение к незначительным вкладам, обусловленным атомным рэлеевским рассеянием и ядерным рэлеевским рассеянием. Этот эксперимент был первым, в котором были сделаны точные предсказания на основе диаграмм Фейнмана. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] были подтверждены с высокой точностью и поэтому их следует рассматривать как первое определенное наблюдение рассеяния Дельбрюка. Для всестороннего описания современного состояния рассеяния Дельбрюка видеть. [ 16 ] [ 17 ] В настоящее время наиболее точные измерения высокоэнергетического рассеяния Дельбрюка проводятся в Институте ядерной физики (ИЯФ) им. Будкера (ИЯФ) в Новосибирске (Россия). [ 18 ] В ИЯФ также был проведен эксперимент, в котором впервые действительно наблюдалось расщепление фотонов. [ 19 ] [ 20 ]

Ранее был опубликован ряд экспериментальных работ, посвященных Геттингенскому эксперименту 1975 года (или даже эксперименту Дези 1973 года). Самые известные Джексон и Ветцель в 1969 году. [ 21 ] и Море и Кахане в 1973 году. [ 22 ] В обеих этих работах использовались гамма-лучи более высоких энергий по сравнению с геттингенскими, что обуславливало больший вклад дельбрюковского рассеяния в общее измеренное сечение. В общем, в области ядерной физики низких энергий, то есть <10–20 МэВ, эксперимент Дельбрюка измеряет ряд конкурирующих когерентных процессов, включая также рэлеевское рассеяние на электронах, томсоновское рассеяние на точечном ядре и ядерное возбуждение через гигантский дипольный резонанс . Помимо хорошо известного томсоновского рассеяния, два других (а именно Рэлея и ГДР) имеют значительные неопределенности. Взаимодействие этих эффектов с Дельбрюком ни в коем случае не является «малым» (опять же «при энергиях классической ядерной физики»). Даже при очень прямых углах рассеяния, где эффект Дельбрюка очень силен, возникает существенная интерференция с рэлеевским рассеянием, причем амплитуды обоих эффектов имеют один и тот же порядок величины. [ 23 ]

  1. ^ Берк, Д.Л.; Филд, РЦ; Хортон-Смит, Г.; Спенсер, Дж. Э.; Уолц, Д.; Берридж, Южная Каролина; Багг, ВМ; Шмаков, К.; Вайдеманн, AW; Була, К.; Макдональд, Коннектикут; Пребис, Э.Дж.; Бамбер, К.; Боге, С.Дж.; Коффас, Т.; Коцероглу, Т.; Мелиссинос, AC; Мейерхофер, Д.Д.; Рейс, Д.А.; Рэгг, В. (1997). «Рождение позитронов при многофотонном рассеянии света» . Письма о физических отзывах . 79 (9): 1626–1629. Бибкод : 1997PhRvL..79.1626B . дои : 10.1103/PhysRevLett.79.1626 .
  2. ^ Биографические мемуары: Том 62, стр. 66–117 «МАКС ЛЮДВИГ ХЕННИНГ ДЕЛЬБРЮК, 4 сентября 1906 г. - 10 марта 1981 г.», УИЛЬЯМ ХЕЙС http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=2201&page=66
  3. ^ Мейтнер, Л.; Кестерс, Х. (1933). «О рассеянии коротковолновых гамма-лучей». Журнал физики (на немецком языке). 84 (3-4). ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа»: 137–144. дои : 10.1007/bf01333827 . ISSN   1434-6001 . (с комментарием М. Дельбрюка)
  4. ^ Ярльског, Г.; Йонссон, Л.; Прюнстер, С.; Шульц, HD; Виллуцки, HJ; Винтер, Г.Г. (1 ноября 1973 г.). «Измерение рассеяния Дельбрюка и наблюдение расщепления фотонов при высоких энергиях». Физический обзор D . 8 (11). Американское физическое общество (APS): 3813–3823. дои : 10.1103/physrevd.8.3813 . ISSN   0556-2821 .
  5. ^ Ченг, Хунг; У, Тай Цун (31 марта 1969 г.). «Упругое рассеяние высоких энергий в квантовой электродинамике». Письма о физических отзывах . 22 (13). Американское физическое общество (APS): 666–669. дои : 10.1103/physrevlett.22.666 . ISSN   0031-9007 .
  6. ^ Ченг, Хунг; Ву, Тай Цун (25 июня 1969 г.). «Процессы столкновений при высоких энергиях в квантовой электродинамике. I». Физический обзор . 182 (5). Американское физическое общество (APS): 1852–1867. дои : 10.1103/physrev.182.1852 . ISSN   0031-899X .
  7. ^ Ченг, Хунг; Ву, Тай Цун (25 июня 1969 г.). «Процессы столкновений при высоких энергиях в квантовой электродинамике. II». Физический обзор . 182 (5). Американское физическое общество (APS): 1868–1872 гг. дои : 10.1103/physrev.182.1868 . ISSN   0031-899X .
  8. ^ Ченг, Хунг; Ву, Тай Цун (25 июня 1969 г.). «Процессы столкновений при высоких энергиях в квантовой электродинамике. III». Физический обзор . 182 (5). Американское физическое общество (APS): 1873–1898. дои : 10.1103/physrev.182.1873 . ISSN   0031-899X .
  9. ^ Ченг, Хунг; Ву, Тай Цун (25 июня 1969 г.). «Процессы столкновений при высоких энергиях в квантовой электродинамике. IV». Физический обзор . 182 (5). Американское физическое общество (APS): 1899–1906. дои : 10.1103/physrev.182.1899 . ISSN   0031-899X .
  10. ^ Мильштейн А.И.; Страховенко, В.М. (1983). «Квазиклассический подход к рассеянию Дельбрюка при высоких энергиях». Буквы по физике А. 95 (3–4). Эльзевир Б.В.: 135–138. дои : 10.1016/0375-9601(83)90816-2 . ISSN   0375-9601 .
  11. ^ Мильштейн А.И.; Страховенко, В.М. (1983). «Когерентное рассеяние фотонов высоких энергий в кулоновском поле» (PDF) . Советский физический ЖЭТФ . 58 (1): 8. Архивировано из оригинала (PDF) 15 августа 2019 г. Проверено 15 августа 2019 г.
  12. ^ Шумахер, М.; Борхерт, И.; Сменд, Ф.; Рулхузен, П. (1975). «Дельбрюковское рассеяние фотонов с энергией 2,75 МэВ на свинце». Буквы по физике Б. 59 (2). Эльзевир Б.В.: 134–136. дои : 10.1016/0370-2693(75)90685-1 . ISSN   0370-2693 .
  13. ^ Папацакос, Пол; Морк, Челль (1 июня 1975 г.). «Расчеты рассеяния Дельбрюка». Физический обзор D . 12 (1). Американское физическое общество (APS): 206–218. дои : 10.1103/physrevd.12.206 . ISSN   0556-2821 .
  14. ^ Папацакос, Пол; Морк, Кьелл (1975). «Рассеяние Дельбрюка». Отчеты по физике . 21 (2). Эльзевир Б.В.: 81–118. дои : 10.1016/0370-1573(75)90048-4 . ISSN   0370-1573 .
  15. ^ Фалькенберг, Х.; Хюнгер, А.; Руллхузен, П.; Шумахер, М.; Мильштейн, А.И.; Морк, К. (1992). «Амплитуды рассеяния Дельбрюка». Таблицы атомных и ядерных данных . 50 (1). Эльзевир Б.В.: 1–27. дои : 10.1016/0092-640x(92)90023-b . ISSN   0092-640X .
  16. ^ Мильштейн, А.И.; Шумахер, М. (1994). «Современное состояние рассеяния Дельбрюка». Отчеты по физике . 243 (4). Эльзевир Б.В.: 183–214. дои : 10.1016/0370-1573(94)00058-1 . ISSN   0370-1573 .
  17. ^ Шумахер, Мартин (1999). «Рассеяние Дельбрюка». Радиационная физика и химия . 56 (1–2). Эльзевир Б.В.: 101–111. дои : 10.1016/s0969-806x(99)00289-3 . ISSN   0969-806X .
  18. ^ Ахмадалиев, Ш. Ж.; Кезерашвили Г. Я.; Клименко С.Г.; Малышев В.М.; Масленников А.Л.; и др. (1 октября 1998 г.). «Дельбрюковское рассеяние при энергиях 140–450 МэВ». Физический обзор C . 58 (5). Американское физическое общество (APS): 2844–2850. arXiv : hep-ex/9806037 . дои : 10.1103/physrevc.58.2844 . ISSN   0556-2813 .
  19. ^ Ахмадалиев, Ш. Ж.; Кезерашвили Г. Я.; Клименко С.Г.; Ли, Р.Н.; Малышев В.М.; и др. (19 июля 2002 г.). «Экспериментальное исследование расщепления фотонов высоких энергий в атомных полях». Письма о физических отзывах . 89 (6): 061802. arXiv : hep-ex/0111084 . doi : 10.1103/physrevlett.89.061802 . ISSN   0031-9007 . ПМИД   12190576 .
  20. ^ Ли, Р; Масленников А.Л.; Мильштейн, А.И.; Страховенко В.М.; Тихонов, Ю.А. (2003). «Расщепление фотонов в атомных полях». Отчеты по физике . 373 (3): 213–246. arXiv : hep-ph/0111447 . дои : 10.1016/s0370-1573(02)00030-3 . ISSN   0370-1573 .
  21. ^ Джексон, HE; Ветцель, К.Дж. (12 мая 1969 г.). «Дельбрюковское рассеяние гамма-лучей с энергией 10,8 МэВ». Письма о физических отзывах . 22 (19). Американское физическое общество (APS): 1008–1010. дои : 10.1103/physrevlett.22.1008 . ISSN   0031-9007 .
  22. ^ Море, Р.; Кахана, С. (1973). «Дельбрюковское рассеяние фотонов с энергией 7,9 МэВ». Буквы по физике Б. 47 (4). Эльзевир Б.В.: 351–354. дои : 10.1016/0370-2693(73)90621-7 . ISSN   0370-2693 .
  23. ^ Кахане, С.; Шахал, О.; Море, Р. (1977). «Рассеяние Рэлея и Дельбрука фотонов с энергией 6,8–11,4 МэВ при θ = 1,5 °». Буквы по физике Б. 66 (3). Эльзевир Б.В.: 229–232. дои : 10.1016/0370-2693(77)90867-x . ISSN   0370-2693 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: d3c32c8565a65d30d268b20d6a68fc2f__1716227760
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/d3/2f/d3c32c8565a65d30d268b20d6a68fc2f.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Delbrück scattering - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)