Рождение пар

Рождение пар – в физике элементарных частиц обратный аннигиляции процесс, в котором возникают пары частица-античастица (реальные или виртуальные). Для появления реальной пары частиц закон сохранения энергии требует, чтобы энергия, затраченная в этом процессе, превышала удвоенную массу частицы: E p = 2 m c 2. Минимальная энергия E p, необходимая для рождения пары данного типа, называется порогом рождения пар. Кроме того, для рождения реальной пары необходимо выполнение других законов сохранения, применимых к данному процессу. Так, законом сохранения импульса запрещено рождение в вакууме реальной электрон-позитронной пары (или пары любых других массивных частиц) одним фотоном, поскольку единичный фотон в любой системе отсчета несет конечный импульс, а электрон-позитронная пара в своей системе центра масс имеет нулевой импульс. Поэтому для рождения пар необходимо присутствие так называемого третьего тела, которому передается импульс фотона. Однако виртуальные пары любых частиц могут появляться и в таком процессе; в частности, именно рождение виртуальных пар в вакууме обуславливает такие эффекты, как поляризация вакуума, Лэмбовский сдвиг или излучение Хокинга. В ускоренной системе отсчета виртуальная пара может обратиться в реальную (см. Эффект Унру).
Рождение электрон-позитронных пар при взаимодействии гамма-кванта с ядром является основным процессом потери энергии гамма-квантов в веществе при энергиях свыше 3 МэВ (при более низких энергиях действуют в основном комптоновское рассеяние и фотоэффект, при энергиях, меньших E p = 1,022 МэВ рождения пар вообще отсутствует). Вероятность рождения пары в таком процессе пропорциональна квадрату заряда ядра.
Рождение электрон-позитронных пар гамма-квантами (в камере Вильсона, помещенной в магнитное поле для разделения треков электрона и позитрона) впервые наблюдали Ирен и Фредерик Жолио-Кюри в 1933, а также Патрик Блэкетт, получивший в 1948 за это и другие открытия Нобелевскую премию по физике.