Что такое виртуальные электрон-позитронные пары?

рожде́ние пар — в 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. минимальная энергия, 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 одним фотоном в вакууме реальной электрон-позитронной пары (или пары любых других массивных частиц), поскольку единичный фотон в любой системе отсчёта несёт конечный импульс, а электрон-позитронная пара в своей системе центра масс обладает нулевым импульсом. чтобы происходило рождение пар, необходимо, чтобы фотон находился в поле ядра или массивной заряженной частицы. этот процесс происходит в области, имеющей размер комптоновской длины волны электрона λ = 2,4 × 10−10 см[1] (или, при рождении пар более тяжёлых частиц, например мюонов μ+μ−, размер их комптоновской длины волны).

рождение электрон-позитронных пар при взаимодействии гамма-кванта с электромагнитным полем ядра (в сущности, с виртуальным фотоном) является процессом потери энергии гамма-квантов в веществе при энергиях выше 3 мэв (при более низких энергиях действуют в основном комптоновское рассеяние и фотоэффект, при энергиях ниже ep = 2mec2 = 1,022 мэв рождение пар вообще отсутствует). вероятность рождения пары в таком процессе пропорциональна квадрату заряда ядра.

рождение электрон-позитронных пар гамма-квантами (в камере вильсона, помещённой 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 .