Естественные науки

Почему одиночные высокоэнергичные фотоны не взаимодействуют с вакуумом?

Из глубокого космоса регистрируются гамма-кванты с энергией гораздо больше той, которой было бы достаточно для рождения барион-антибарионной пары. И если бы такое взаимодействие происходило, энергичные фотоны распадались бы за миллиарды световых лет.
(Но их же ловит орбитальная обсерватория "Ферми")

Я не спрашиваю про парадокс с нарушением предела ГЗК, я про меньшие энергии.
Виктор Осипов
Виктор Осипов
8 522
Фотон это стабильная частица.
Стабильность фотона обеспечивается двумя замечательными свойствами уравнений Максвелла в вакууме:
1. Линейность
2. Отсутствие дисперсности.

По этой причине волновые пакеты электромагнитных волн (подобно нелинейным солитонам) никогда и не расплываются и не выворачиваются наизнанку (не опрокидываются) .
Поэтому после процедуры квантования электромагнитных волн, мы всегда получаем кванты электромагнитного поля в виде стабильных частиц в вакууме.

То есть сам по себе фотон распадаться в вакууме не может и имеет бесконечное время жизни.

Для распада фотона, он должен встретить в вакууме что-то реальное, а не виртуальное. Потому что виртуальные вещи не приводят ни к нелинейности уравнений Максвелла, ни к нарушению их бездисперсности в вакууме.
Cанёк Футбол
70 200
Лучший ответ
Кроме высокоэнергичных фотонов учёные ловят также не менее выскоэнергичные протоны. Конечно, это происходит не часто, за всю историю астрономических наблюдений таких высокоэнергичных протонов поймано всего несколько десятков штук (или сотен - уже не помню точно) . Когда у протона уровень энергии превышает некоторый предел, он начинает энергично взаимодействовать с фотонами реликтового излучения и передавать им свою энергию. Поэтому к Земле протон подойдёт ослабленным. И сам факт регистрации высокоэнергичных протонов говорит о том, что они рождаются не так уж далеко от Солнечной системы (недалеко в смысле межгалактических расстояний) . Я не помню точную цифру, но это кажется несколько десятков миллионов световых лет. В таком сравнительно близком окружении астрономы не могут найти объектов, которые были бы ответственны за испускание высокоэнергичных протонов. Кроме того, если они рождаются сравнительно близко от Земли в каких-то космических объектах, то должна наблюдаться ассиметрия в направлении их прилёта к Земле. Но ассиметрии нет.

Однако все эти загадки легко решаются, если предположить, что источником высокоэнергичных протонов являются высокоэнергичные фотоны из гамма-взрывов: они взаимодействуют с вакуумом и выбивают из него пары протон+антипротон. Антипротоны достаточно быстро аннигилируют на частичках космической пыли, снова рождая энергичные фотоны, и потому до нас не доходят. А доходят только протоны. И никакой ассиметрии в направлениях их прилётов не будет, потому что источником их рождения является весь физический вакуум.
Catana Natasa
Catana Natasa
68 407
Потому что не находят в нём объектов для взаимодействия.
Разве вообще что либо может взаимодействовать с вакуумом?!?!