Ist die Elektron-Positron-Vernichtungszeit reversibel?

Die Antwort von @anna ist genau richtig: Bei gleichen Wettbewerbsbedingungen würden wir eine vollständige und eindeutige Zeitumkehrung erwarten.

Ich kann nicht angemessen erklären, warum "direkte Produktion schwierig ist", wie eingeladen, weil es wirklich eine experimentelle Frage ist, keine Frage des Prinzips: Es ist extrem schwierig, 0,51-MeV-Photonenstrahlen zu erzeugen, aber ich habe kein globales Verständnis dafür die Probleme der Strahlphysik.

Auf der theoretischen Seite wird normalerweise angenommen, dass QED, die T-invariant ist , gilt, und seit über 70 Jahren gibt es nichts anderes, was darauf hindeutet; und nicht für Leute, die sich nicht genug anstrengen! Wie bereits erwähnt, alle indirekten Experimente zur Bestimmung der$\sigma_{γγ\to e^+e^-}$Der Querschnitt stimmt wie erwartet mit den theoretischen QED-Vorhersagen bei hoher Energie überein. Die kollidierenden Protonen stören das Vakuum nicht wirklich, sie sind nur entfernte Impulssenken, die bei der Produktion einzelner Photonen benötigt werden, also Beschleuniger bei der Produktion der kollidierenden γs.

Quasi-reale Photonen können auch von beiden Protonen emittiert werden, wobei verschiedene Endzustände erzeugt werden. Bei diesen Prozessen kann der pp-Stoß dann als Photon-Photon (γγ)-Stoß betrachtet werden.

Bei diesen hohen Energien ( s ), bei denen die Elektronenmasse keine große Rolle spielt, ist dieser Wirkungsquerschnitt nahe dem zeitumgekehrten, Gl. (48.8) der PDG ,

$$\frac{d\sigma_{e^+e^-\to γγ }}{d\Omega}= \frac{\alpha^2 (u^2+t^2)}{2stu}.$$ Aber das sind hohe Energien, effektiv Hunderttausendmal höher als die Schwellenreaktion, die Sie visualisieren; und, vorhersehbar, viel seltener um etwa das Quadrat davon, da der Wirkungsquerschnitt umgekehrt proportional zu s ist . Das Astro-Papier, das Anna zitiert , eqns (5,6), scheint ungefähr damit übereinzustimmen, obwohl ich nicht jede Minute der Konvertierung in die PDG-Konventionen und Querschnitts-Phasenraum-Normalisierungen überprüft habe. (Die Phasenraumfaktoren stellen sicher, dass Sie so viele e + e-Paare zusammenschlagen wie γγ s, sonst hätten Sie ein T-asymmetrisches Statistikproblem, nennen Sie es Entropie, wenn Sie möchten, und daher keine gleichen Wettbewerbsbedingungen. Das Entscheidende Der Punkt ist, dass die mikroskopischen QED-Amplituden vollständig, eindeutig und zweifellos T-symmetrisch sind.)

Zusammenfassend würde man also eine gleiche Anzahl solcher Reaktionen erwarten, wenn man nur Strahlen mit vergleichbarer Photonendichte erzeugen könnte, die gegeneinander kollidieren. Die Erzeugung kontrollierter hochenergetischer reiner Photonenstrahlen ist extrem schwierig, aber ich verstehe, dass sie es schaffen; Annas Photon Collider-Referenz schlägt vor$E_γ$Peak erwartet bei 200 GeV. Es ist nur eine Frage der Zeit und der Finanzierung. Aber wie entschuldigt, ich bin der falsche Ansprechpartner für diese praktischen Fragen...

Photonen interagieren jedoch nicht miteinander, zumindest nicht bei so niedrigen Energien.

Ein halbes Mev-Photon ist ein Gammastrahl, und Sie fragen nach dem Querschnitt der Gamma-Gamma-Streuung.

In diesem Artikel wird die Rückreaktion für die Verwendung in astrophysikalischen Beobachtungen betrachtet.

Anstatt zu kollidieren, ignorieren sie sich einfach und gehen weiter.

Dies gilt für niederenergetische Photonen. Es hat mit Kopplungskonstanten und Quantenzahlerhaltung zu tun, aber die zeitumgekehrten Diagramme funktionieren mathematisch.

Sie erwägen Gamma-Gamma-Beschleuniger.