델브뤼크 산란

Delbrück scattering

진공 양극화의 결과로 핵의 쿨롱 분야에서 고에너지 광자의 편향인 델브뤼크 산란이 1975년에 관측되었다.빛에 의한 빛의 산란 과정, 또한 진공 양극화의 결과인 관련 과정은 1998년에 이르러서야 관측되었다.[1]두 경우 모두 양자전기역학에 의해 기술된 과정이다.

  • 델브뤼크 산란의 파인만 도표.물결선은 원자핵의 외부장에 있는 광자와 이중선을 나타낸다.

  • 가장 낮은 순서의 도표는 4개의 정점을 가지고 있고, 두 개의 들어오는 광자로 구성되어 있는데, 이 광자는 가상 전자-양자 쌍으로 섬멸하고, 그리고 나서 다시 두 개의 실제 광자로 섬멸한다.

디스커버리

1932년부터 1937년까지 막스 델브뤼크는 베를린에서 리즈 메이트너의 조수로 일했는데, 그는 오토 한과 중성자로 우라늄을 방사한 결과에 대해 협력하고 있었다.이 기간 동안 그는 몇 개의 논문을 썼는데, 그 중 하나는 그 분야에서 생산되는 진공 양극화로 인한 쿨롱 들판에 의한 감마선 산란(1933년)에 중요한 기여로 판명되었다.그의 결론은 이론적으로는 타당하지만 그 사례에는 해당되지 않는다는 것이 증명되었지만, 20년 후 한스 베테는 그 현상을 확인하여 "델브뤼크 산란"[2]이라고 명명했다.

1953년 로버트 윌슨은 델브뤼크가 납핵 전기장에 의해 1.33 MeV 감마선을 산란하는 것을 관찰했다.

부록:델브뤼크 산란은 중핵의 쿨롱(Coulomb) 장에서 광자의 일관성 있는 탄성 산란이다.실험적으로 조사된 쿨롱 분야에서 양자전기역학(QED)의 두 가지 비선형 효과 중 하나이다.다른 하나는 광자를 두 개의 광자로 분할하는 것이다.메이트너와 쾨스터가 수행한 무거운 원자에 대한 콤프턴 산란 실험에서 실험 데이터와 예측 데이터의 불일치를 설명하기 위해 막스 델브뤼크가 도입했다.[3]Delbruck의 주장은 Dirac의 상대론적 양자역학에 근거한 것으로 QED 진공이 음에너지의 전자 또는 현대적인 관점에서 전자-양전자 쌍으로 채워진다.이러한 음의 에너지의 전자는 광자 흡수 및 방출 중의 반동운동량이 음의 에너지 상태에 머무르는 동안 총 원자에게 전달되기 때문에 일관성 있는 탄소 광자 산란이 가능해야 한다.이 과정은 원자 Rayleigh 산란과 유사하며, 후자의 경우 전자가 원자의 전자 구름에 묶여 있다는 유일한 차이점이다.메이트너와 쾨스터스의 실험은 일련의 실험에서 무거운 원자에 의한 탄성 산란을 위한 실험과 예측된 미분 횡단면 사이의 불일치가 델브뤼크 산란의 관점에서 해석된 최초의 실험이었다.현재의 관점에서 볼 때 이러한 초기 결과는 신뢰할 수 없다.신뢰할 수 있는 조사는 파인만 다이어그램에 기초한 현대적인 QED 기법을 정량적 예측에 이용할 수 있어야 가능했고, 에너지 분해능과 검출 효율이 높은 실험측면 광자 검출기가 개발되었다.델브뤼크 산란 진폭에 대한 수치적 결과를 충분히 정밀하게 전달하는 컴퓨팅 용량이 큰 컴퓨터도 가동되던 1970년대 초의 경우가 그랬다.델브뤼크 산란의 첫 관찰은 1973년 DESY(독일)에서 수행된 고에너지 소각 광자 산란 실험에서 달성되었는데,[4] 산란 진폭의 가상 부분만 중요하다.후에 밀슈타인과 스트라크호벤코가 검증한 청우의 예측으로 합의를 얻었다.[10][11]이 후자의 저자들은 준분류적 근사치가 청과 우의 그것과 매우 다르다는 것을 이용한다.그러나 두 근사치가 모두 동일하고 동일한 수치 결과를 초래한다는 것을 보여줄 수 있다.본질적인 돌파구는 1975년 괴팅겐(독일) 실험이 2.754MeV의 에너지로 수행되면서 나왔다.[12]괴팅겐 실험에서 델브뤼크 산란이 원자 레일리 산란과 핵 레일리 산란에 기인하는 경미한 기여 외에도 일관성 있는 탄소 산란 과정에 대한 지배적인 기여로 관찰되었다.이 실험은 파인만 도표를 바탕으로 한 정확한 예측이 높은 정밀도로 확인된 첫 번째 실험으로 델브뤼크 산란의 첫 번째 확실한 관측으로 간주되어야 한다.[13][14][15]델브뤼크 산란 현상에 대한 종합적인 설명은 을 참조한다.[16][17]오늘날 고에너지 델브뤼크 산란의 가장 정확한 측정은 노보시비르스크(러시아)의 버드커 핵물리연구소(BINP)에서 이루어진다.[18]광자 분할이 실제로 처음으로 관찰된 실험도 BINP에서 수행되었다.[19][20]

설명:1975년 괴팅겐 실험(혹은 데시 1973년 실험까지)에 앞서 발표된 여러 실험 작품들이 있다.1969년에는[21] 잭슨과 웨첼, 1973년에는 모레와 카헤인이 가장 눈에 띄었다.[22]이 두 작품에서 모두 괴팅겐에 비해 에너지 감마선으로 사용되어 전체 측정 단면에 델브뤼크 산란이 더 높게 기여하였다.일반적으로 저에너지 핵물리학 영역(예: < 10-20 MeV)에서 델브뤼크 실험은 전자에서 발생하는 레일리 산란, 점핵에서 발생하는 톰슨 산란, 거대 쌍극자 공명을 통한 핵 배설 등 여러 경쟁적인 일관성 있는 과정을 측정한다.잘 알려진 톰슨 산란을 제외하고 나머지 두 개(명칭 레일리, GDR)는 상당한 불확실성을 가지고 있다.델브뤼크와의 이러한 효과의 간섭은 결코 "소수"가 아니다("고전적 핵물리 에너지"에 반대).델브뤼크가 매우 강한 매우 전방 산란 각도에서도 레일리 산란과 상당한 간섭이 있으며, 두 효과의 진폭은 동일한 크기( 참조)이다.


참조

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