¿Cómo es posible que un fotón cree un par de positrones de electrones en el campo eléctrico de un núcleo?

El núcleo (o alguna otra partícula cargada masiva) es necesario para conservar tanto la energía como el impulso.

Primero, imagine un fotón creando un par electrón-positrón en el espacio vacío: el fotón tiene una cierta energía y un cierto impulso; el electrón + positrón puede disponerse para que tenga el mismo impulso que el fotón, pero si lo tienen, no tienen la misma energía relativista neta. Por el contrario, si tienen la misma energía relativista neta, no pueden tener el mismo impulso neto que el fotón. Entonces esto no puede suceder.

Cuando agrega un participante pesado, puede eliminar parte del impulso original del fotón; problema resuelto.

El participante pesado debe cargarse para acoplarse al electrón o al positrón, aunque en principio podría haber una versión con electroválvula o incluso un análogo hadrónico (usando “dominio vectorial”) si el fotón tiene suficiente energía.

Con todo mi respeto a los demás que respondieron la pregunta, independientemente de la naturaleza de sus respuestas, se sabe sin ninguna duda que la luz con energía de al menos 1.022 incidentes MeV en un producto produce el par (e-) + (e +), donde e- es el electrón y e + es el positrón o el antielectrón. Esta energía mínima de 1.022 MeV es, de hecho, igual a la suma de la masa en reposo del electrón y el positrón (0.511 +0.511) MeV (millones de voltios de electrones). ¿Cuál es el campo eléctrico del núcleo? De hecho, es una onda eléctrica un componente del campo electromagnético en general que es la luz. Por lo tanto, el campo eléctrico del núcleo es como una onda de energía, no importa, en este caso la condición para que la luz producir par de positrones de electrones no está disponible físicamente, por lo tanto, no es posible iluminar para producir este par. Solo para recordarles a todos, que la producción del primer par fue cuando la luz atravesó la era de la materia después del Big Bang. Así es como la luz producir este par, también este par de electr encendido y positrón aniquilar para dar luz (2 gammas). Uno puede notar eso a través de digrams Faynman.

Los fotones se crean como una liberación de energía cuando un electrón cae a nivel orbital y viceversa, la energía de un fotón se transfiere a un electrón cuya energía cinética aumenta lo suficiente como para escapar, cuando el electrón regresa puede hacerlo en pasos que proporcionan varios fotones de mayor longitud de onda. .

La explicación de Jess Brewer de la necesidad de conservar energía e impulso es una buena explicación. El único comentario adicional que haría es que existe un principio de micro-reversibilidad, lo que significa que si un electrón y un positrón pueden autoaniquilarse y formar fotones, también puede ocurrir lo contrario. Ahora, por razones de conservación de la energía y el impulso, por sí solos casi nunca forman un fotón, sino más de uno. La única excepción en la que se puede formar un fotón parece estar en la vecindad de un núcleo, donde nuevamente el núcleo puede eliminar el impulso. Tu situación es la inversa de ese proceso.

El proceso inverso en el que colisionan más de un fotón de rayos gamma para formar un par de positrones de electrones parece tener una probabilidad tan baja que es poco probable que se observe en ningún experimento (aunque dicho esto, supongo que alguien inventará un experimento diseñado para hacer eso.)