Dispersión de Delbrück

Dispersión de Delbrück, dispersión de Delbrück : dispersión de fotones en fotones virtuales de un fuerte campo electromagnético (por ejemplo, en el campo de Coulomb del núcleo ). Este es el primero de los efectos no lineales predichos de la electrodinámica cuántica . La dispersión de Delbrück, a diferencia de la dispersión de Compton , no cambia la energía de un fotón en un marco de referencia en el que el potencial del vector de campo en el punto de dispersión es igual a cero. La dispersión de Delbrück puede ocurrir tanto con conservación como con inversión del espín del fotón .

Mecanismo

Un fotón de campo virtual (extremo inferior izquierdo) genera un par electrón-positrón [1] (lados izquierdo e inferior del cuadrado). El fotón incidente se dispersa sobre uno de los leptones , tras lo cual se aniquila con su antipartícula, dando lugar a un fotón virtual.

Sección transversal de dispersión

Para fotones de baja energía , la sección eficaz de dispersión que conserva el espín [2] es: $\left(\hbar \omega \ll m_{e}c^{2}\right)$

d\sigma_{{++}}=d\sigma_{{--}}=1,004\cdot 10^{{-3}}(Z\alpha )^{4}r_{0}^{2} \cos ^{4}(\vartheta /2)d\Omega

y la sección eficaz de dispersión con inversión de espín:

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

donde es el ángulo de dispersión del fotón, es el número de carga del átomo, es el elemento del ángulo sólido , es el radio clásico del electrón . $\vartheta$ $Z$ $d\Omega$ $r_{0}=e^{2}/4\pi \varepsilon _{0}m_{e}c^{2}$

A altas energías, la sección transversal de dispersión frontal es:

d\sigma {\grande |}_{{\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

donde el primer término entre corchetes es responsable de la dispersión sin cambiar el espín, y el segundo es de la inversión del espín.

La sección transversal total de la dispersión de Delbrück en tiende al límite: $\hbar \omega \gg m_{e}c^{2}$

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

Historia

De 1932 a 1937 , Max Delbrück trabajó en Berlín como asistente de Lise Meitner , quien colaboró con Otto Hahn en la radiación de neutrones del uranio . Durante este período escribió varios artículos, uno de los cuales, escrito en 1933 , fue una importante contribución a la teoría de la dispersión de rayos gamma por el campo de Coulomb debido a la polarización del vacío provocada por este campo. Sus conclusiones resultaron ser inaplicables en este caso particular, pero 20 años después, Hans Bethe confirmó la existencia de tal fenómeno y lo llamó "dispersión de Delbrück" [3] .

En 1953, Robert Wilson observó la dispersión de Delbrück de rayos gamma de 1,33 MeV en el campo eléctrico de un núcleo de plomo .

En 2012, se demostró por primera vez que la dispersión de Delbrück da como resultado un índice de refracción positivo de los rayos gamma (con una energía fotónica de 0,7 a 2 MeV) en silicio . Se cree que este descubrimiento puede conducir a la creación de una óptica gamma eficiente [4] [5] .

Véase también

Notas

↑ La ecuación de Einstein ayudó a crear materia a partir de la luz Copia de archivo del 17 de agosto de 2021 en Wayback Machine // 17/08/2021
↑ Dispersión de Delbrück // Enciclopedia física : [en 5 volúmenes] / Cap. edición A. M. Projorov . - M . : Enciclopedia soviética (vol. 1-2); Gran Enciclopedia Rusa (vols. 3-5), 1988-1999. — ISBN 5-85270-034-7 .
↑ Biographical Memoirs: Volume 62 pp66-117 "MAX LUDWIG HENNING DELBRÜCK 4 de septiembre de 1906 - 10 de marzo de 1981" POR WILLIAM HAYES http://books.nap.edu/openbook.php?record_id=2201&page=66 Archivado el 7 de junio de 2011 en la máquina del camino
↑ Óptica de rayos gamma: una herramienta viable para una nueva rama del descubrimiento científico , Science Daily ( 4 de mayo de 2012). Archivado desde el original el 25 de mayo de 2012. Consultado el 5 de mayo de 2012.
↑ D. Habs, M. M. Günther, M. Jentschel y W. Urban. Índice de refracción del silicio en γ Ray Energies // Phys . Rvdo. Letón. . - 2012. - vol. 108 . — Pág. 184802 . -doi : 10.1103 / PhysRevLett.108.184802 .

Literatura

Akhiezer AI, Berestetsky VB Electrodinámica cuántica. - 4. - M. , 1981.
Berestetsky V. B., Lifshits V. M., Pitaevsky L. P. Electrodinámica cuántica. - 2. - M. , 1980.
Jauch JM, Rohrlich P. La teoría de fotones y electrones. - 2. - Nueva York.