Strona głównaPytania → Jakie cząstki mogą uczestniczyć w...

Jakie cząstki mogą uczestniczyć w zjawisku Comptona?

Pytanie

Pyta Adam B.

Czytając o fluktuacjach kwantowych, kreacji wirtualnych cząstek i ich udziale w tzw. parowaniu czarnych dziur, zastanowił mnie fakt, dlaczego te wirtualne cząstki nie uczestniczą w zjawisko Comptona?

Odpowiedź

Odpowiada Mikołaj Misiak

Cząstki promieniowania kosmicznego nie mogą zmienić ani swojej energii ani pędu poprzez oddziaływanie wyłącznie fluktuacjami kwantowymi próżni — wynika to z zasady zachowania energii i pędu. Ten argument jest ściśle słuszny w płaskiej czasoprzestrzeni (tj. w nieobecności pola grawitacyjnego), ale efekty zakrzywienia czasoprzestrzeni są w tym przypadku bardzo małe.

W zjawisku Comptona uczestniczą natomiast fotony mikrofalowego promieniowania tła, co rzeczywiście wywołuje pewne zmniejszenie ilości wysokoenergetycznych cząstek naładowanych docierających do nas z kosmosu. Dla protonów o bardzo wysokich energiach istotna staje się też produkcja mezonów $\pi$ w zderzeniach z fotonami promieniowania tła. To zjawisko jest przyczyną występowania górnej granicy (Greisena, Zatsepina, Kuzmina) na energie naładowanych cząstek docierających do nas z odległych źródeł w kosmosie. Granica ta jest rzędu $10^{20} eV$.