Дельбрюковское рассеяние. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Дельбрюковское рассеяние - процесс когерентного (без изменения частоты) рассеяния фотонов на кулоновском поле атомного ядра (на виртуальных фотонах). Теоретически предсказано M. Дельбрюком (M. Delbruck) в 1933. Впервые Д. р. наблюдалось в 1953 P. P. Вильсоном (R. R. Wilson). Сечение Д. р. сосредоточено в осн. в области малых углов рассеяния. Д.р. является нелинейным эффектом квантовой электродинамики. Его механизм состоит в том, что фотон, налетающий на ядро, образует в его кулоновском поле электрон-позитронную пару, к-рая аннигилирует, испуская фотон первонач. энергии. Простейшая Фейнмана диаграмма, отвечающая Д.р., изображена на рис. Здесь волнистые линии - фотоны, волнистые линии с крестиком (означающим кулоновское поле) - виртуальные фотоны, петля соответствует рождению и аннигиляции е⁺е^--пары. Д. р. можно рассматривать как особый случай рассеяния света на свете (или фотона на фотоне). Однако сечение Д. р. в

раз больше, чем сечение рассеяния фотонов фотонами, что облегчает эксперим. наблюдение эффекта (здесь

, Z - заряд ядра в единицах заряда протона е).

В области энергий фотонов

, где т - масса электрона, для

- сечения рассеяния право- или левополяризов. фотонов без изменения спинового состояния и для

- сечения рассеяния фотонов, в результате к-рого право- или левополяризов. фотон превращается в лево- или правополяризов. фотон, справедливы выражения

где

- угол рассеяния фотона, do - элемент телесного угла, r₀ - классич. радиус электрона.

При высоких энергиях сечение Д. р. вперёд равно:

Первый член определяется мнимой, а второй - действит. частью амплитуды рассеяния. Действит. часть амплитуды соответствует виртуальным е+е^--парам, мнимая - образованию реальных пар. Действит. часть амплитуды определяет сечение до энергий

~ 10 МэВ, при

> 10 МэВ доминирует мнимая часть амплитуды. Ф-ла (3) справедлива для сечения в области малых углов рассеяния

Полное сечение Д. р. для фотонов большой энергии стремится к пост. пределу:

. Оно становится сопоставимым с сечением Комптона эффекта при энергиях -10 ГэВ. Из-за характерной для Д. р. направленности вперёд дифференц. сечение в области

0,01° уже при

=300 МэВ превосходит соответствующее сечение комптоновского рассеяния на три порядка.

Литература по дельбрюковскому рассеянию

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.