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布莱特-惠勒过程:光子-光子碰撞,从能量到物质的转化

科学探索万象经验2023-05-08

1934年,物理学家布莱特(Breit)和惠勒(Wheeler)预言了一种物理过程,即两个高能光子通过极化脉冲式电磁场时,发生对撞则可以生成一对正负电子。这个过程称为布莱特-惠勒过程(Breit-Wheeler process),也是将纯粹能量形式的光转换成物质的最简单方式。

然而,要实现这个过程并不容易。首先,光子之间的相互作用非常微弱,因为它们都带有零电荷,只能通过高阶圈图来交换虚拟电子-正电子对。其次,要产生足够重的电子-正电子对,需要非常高的光子能量。根据能量-动量守恒和相对论性动能公式,可以推导出两个光子的最小能量分别为: