Shvinger effekti

Kuchli, doimiy elektr maydoni mavjud bo'lganda, elektronlar, e ^- va pozitronlar, e ⁺, o'z-o'zidan hosil bo'ladi.

Shvinger effekti taxmin qilingan fizik hodisa bo'lib, bunda modda kuchli elektr maydon tomonidan yaratilgan. U, shuningdek, Sauter-Schwinger effekti, Shvinger mexanizmi yoki Shvinger juft ishlab chiqarish deb ataladi. Bu kvant elektrodinamikasining (KED) bashorati bo'lib, unda elektr maydonining mavjudligida elektron - pozitron juftlari o'z-o'zidan paydo bo'ladi va shu bilan elektr maydonining parchalanishiga olib keladi. Effekt dastlab 1931-yilda Fritz Sauter tomonidan taklif qilingan va keyingi muhim ishni 1936-yilda Verner Heisenberg va Hans Geynrix Eyler amalga oshirgan, ammo 1951-yilgacha Julian Shvinger to'liq nazariy tavsif bergan edi.

Shvinger effektini elektr maydon mavjudligida vakuumli parchalanish deb hisoblash mumkin. Vakuumli parchalanish tushunchasi biror narsa yo'qdan yaratilganligini ko'rsatsa ham, fizik saqlanish qonunlariga rioya qilinadi. Buni tushunish uchun elektronlar va pozitronlar bir-birining antizarralari bo'lib, qarama-qarshi elektr zaryadidan tashqari bir xil xususiyatlarga ega.

Energiyani tejash uchun elektron-pozitron juftligi hosil bo'lganda elektr maydoni energiyani yo'qotadi. Unga teng miqdorda 2$m_{\text{e}}$c², bu yerda $m_{\text{e}}$ elektronning tinchlikdagi massasi va $c$ yorug'lik tezligidir. Elektr zaryadi saqlanib qoladi, chunki elektron-pozitron juftligi zaryad neytraldir. Chiziqli va burchak impulslari saqlanib qoladi, chunki har bir juftlikda elektron va pozitron qarama-qarshi tezlik va spinlar bilan yaratilgan. Darhaqiqat, elektron va pozitron tinch (yaqin) holatda yaratilishi va keyinchalik elektr maydoni tomonidan bir-biridan tezlashishi kutiladi.

Matematik tavsifi

Bu tavsif birinchi bo'lib Shvinger tomonidan hisoblab chiqilgan va yetakchi (bir-loop) tartibida teng bo'lib, u quyidagicha ifodalanadi:

$\mathrm{\Gamma }=\frac{(eE{)}^2}{4{\pi }^{3}c{\hslash }^2}\sum _{n=1}^{\mathrm{\infty }}\frac{1}{n^2}{\mathrm{e}}^{-\frac{\pi m^2{c}^{3}n}{eE\hslash }}$

bu yerda $m$ elektronning massasi, $e$ elementar zaryad hisoblanadi va $E$ elektr maydon kuchidir. Ushbu formulani Teylor seriyasida kengaytirib bo'lmaydi $e^2$, bu ta'sirning noxush xususiyatini ko'rsatadi. Feynman diagrammalari nuqtai nazaridan, Shvinger juftligini ishlab chiqarish tezligini quyida ko'rsatilgan cheksiz diagramma to'plamini yig'ish orqali olish mumkin, ularda bitta elektron halqa va har qanday miqdordagi tashqi foton oyoqlari mavjud, ularning har biri nol energiyaga ega.

The Schwinger effect has never been observed due to the extremely strong electric-field strengths required. Pair production takes place exponentially slowly when the electric field strength is much below the Schwinger limit, corresponding to approximately Andoza:Val. With current and planned laser facilities, this is an unfeasibly strong electric-field strength, so various mechanisms have been proposed to speed up the process and thereby reduce the electric-field strength required for its observation.

Juft ishlab chiqarish tezligi vaqtga bog'liq bo'lgan elektr maydonlarida sezilarli darajada oshishi mumkin va shuning uchun Ekstremal yorug'lik infratuzilmasi kabi yuqori intensiv lazer tajribalari tomonidan olib borilmoqda. Yana bir imkoniyat - kuchli elektr maydonini ishlab chiqaradigan yuqori zaryadlangan yadroni kiritish.

Elektromagnit ikkilikka ko'ra, magnit maydondagi xuddi shu mexanizm magnit monopollarni hosil qilishi kerak, agar ular mavjud bo'lsa. Katta adron kollayderi yordamida olib borilgan qidiruv monopollarni aniqlay olmadi va tahlil monopol massasining pastki chegarasi Andoza:Val ni tashkil etdi.Andoza:Val 95% ishonch darajasida.