光子與光子會發生碰撞嗎?

時間 2021-05-06 13:04:44

1樓:張航

在真空中兩束高能光線反向相遇,光子之間按一定概率「相遇」,某兩光子成為相干光,以類似駐波的形式在空間中某些區域相長干涉,這部分空間中瞬時電場強度足夠大時,就能在真空(狄拉克海)中激起一對正負電子。超短超強雷射也可以「撕裂真空」……

2樓:

光子與光子不可能直接相互作用,只可能借助乙個媒介一前一後作用其上,達到類似相互作用的效果。

關鍵不在量子場論那邊,關鍵在於相對論中光子是類光向量,線元ds恆等於0。

3樓:hst

雙縫實驗告訴我們光子可以以波的方式相互干涉,既然雙縫下的光波會相互干擾哪兩個光子嘗試對撞也應該相互干擾,但我不認為這種具有波粒二象性的玩意可以真正撞在一起,即使兩個光子撞出了一堆低能量光子也依然可以按波和隨機落點解釋,當然這只是我瞎猜的。

4樓:

QED預言了這種碰撞的存在,但據筆者所知,目前沒有在實驗中發現這種現象

但是存在戴爾布儒克(Delbrunk)散射,這種散射在經典電動力學中沒有相類似的

5樓:C.Li

低能的光子相互作用非常弱,所以需要一些媒介

Repulsive photons in a quantum nonlinear medium

Vuletic組最近的工作就給了乙個非常好的例子,利用Rydberg調節光子間repulsive/attractive interaction

6樓:胡學華

這個問題怎麼說呢,光子和光子直接作用不涉及四種力模型種的任何一種,那光子和光子間有作用嗎?弱場情況下基於實驗,效應看不到效應,理論上也分析它們沒有作用,但是到強場就不一定了,根據量子場論,真空不空,無時無刻地量子漲落中,超強場下,影響到真空漲落,另一束光在改變了的「真空」中傳播行為當然受影響。理論上的,schwinger 效應,真空雙折射效應,實驗技術還打不到,那個SLAC實驗也是間接觀察到了正負電子對產生

7樓:Again

不熟悉樓上提的雷射實驗。但如果說雙光子湮滅產生正負電子對或其他粒子的話,了解一下超邊緣重離子碰撞(UPC)。

UPC是指倆運動軌線間隔很遠以至於挨不著邊的原子核的對撞:

與一般想象中的核核對撞不同,因為倆原子核壓根接觸不到,所以真正的碰撞發生在原子核與縈繞在對方原子核周圍的光子間,以及縈繞著兩方原子核的光子之間,後者正是題目裡說的光子-光子碰撞。之所以有光子縈繞在對沖的原子核周圍,是因為運動的帶電粒子周圍本就有隨時運動的電磁場,而後者即可理解為光子的集合。尤其在相對論性的對撞事件中,由於尺縮效應,垂直於運動方向的電場強度會非常大,意味著這個延展方向上有非常高的光子密度。

與對撞事件相關的費曼圖如下

其中(b)(e)(f)(h)都是光子湮滅生成其他粒子的過程。這些過程在RHIC以及LHC都已經量了十幾年了,有非常豐富的資料。

PS:每次聽報告的時候我都不是很喜歡他們「能量轉物質」的說法,這說得彷彿光子不是物質一般。個人不太喜歡用「物質」這種模稜兩可的詞

8樓:

可以有,在非線性光學裡面存在。另外還存在這樣的情況,兩個光子打在一起轉變為兩個電荷相反的電子,然後兩個電子相互湮滅回到兩個光子,這個過程也存在。要詳細了解可以去讀一點量子電動力學

9樓:mcxzx

低能(日常)情況下不會:

雖然光子可以和光子的路徑相交,但是這樣不會對這些光子造成影響,原因在於光子自旋為整數(1),是玻色子,服從玻色-愛因斯坦統計。

對於N個全同(不可區分)玻色子,交換任意2個玻色子,波函式不變:

,也就意味著 (每乙個符號都代表乙個全同玻色子)

作為對比,如果對於N個全同(不可區分)費公尺子,交換任意2個費公尺子,波函式會變正負:

,從而:

如果 ,(2個費公尺子處於相同狀態),那麼 ,(概率幅為0)這是自然界所不允許的,因此必然會有某種作用讓這2個費公尺子處於不同狀態等,這也是為什麼電子(自旋為半整數1/2,是費公尺子)就會"碰撞"造成影響。而光子就沒有這種作用,因此光子之間不會有"碰撞"

當然,在高能情況下,由於光子反粒子也是自身,的確存在碰撞的可能,只要能量足夠,理論上是可以碰撞生成電子-正電子對,如果再高幾個數量級,還能生成π介子等。但是這些情況對能量要求極其巨大,碰撞可能也很低,所以該醒醒了

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