Considere que un electrón y un positrón de baja energía se aniquilan creando dos fotones de 511 keV sin otras partículas alrededor. Para invertir el tiempo de este proceso, enviamos dos fotones de 511 eV para que colisionen con la esperanza de que produzcan un par electrón/positrón.
Sin embargo, los fotones no interactúan entre sí, al menos no a energías tan bajas. En lugar de chocar, simplemente se ignoran y siguen adelante.
La imagen cambia cuando hay otras partículas involucradas, pero entonces no sería exactamente la inversión temporal de la aniquilación descrita anteriormente, sino una inversión temporal de un proceso diferente que involucra a otras partículas.
Si cruzo haces de electrones y positrones, tendría fuegos artificiales con la mayoría de las partículas probablemente aniquiladas en rayos gamma. Sin embargo, si cruzo dos haces de rayos gamma de 511 keV en el vacío, no pasa nada. Simplemente pasan uno a través del otro sin interacción alguna. No se crearía un solo par electrón/positrón para detectar.
Entonces, ¿el tiempo de aniquilación es reversible? ¿Si es así, entonces cómo? Si no, ¿no violaría alguna simetría fundamental de la naturaleza?
La respuesta de @anna es acertada: en igualdad de condiciones, esperaríamos una inversión de tiempo completa e inequívoca.
No puedo explicar adecuadamente por qué "la producción directa es difícil", como se invita, porque en realidad es una cuestión experimental , no una cuestión de principios: es extremadamente difícil producir haces de fotones de 0,51 MeV, pero no tengo una comprensión global de los problemas de física del haz.
Por el lado de la teoría, normalmente se supone que QED, que es T invariante , se cumple, y no ha habido nada durante más de 70 años que sugiera lo contrario; ¡y no para las personas que no se esfuerzan lo suficiente! Como se señaló, todos los experimentos indirectos para determinar la La sección transversal concuerda como se esperaba con las predicciones teóricas de QED a alta energía. Los protones que chocan realmente no estropean el vacío, son solo sumideros distantes del impulso necesario en la producción de fotones individuales, por lo que aceleran la producción de los γ en colisión.
Los fotones casi reales también pueden ser emitidos por ambos protones, con una variedad de estados finales producidos. En estos procesos, la colisión pp puede considerarse como una colisión fotón-fotón (γγ).
A esas altas energías donde la masa del electrón no importa mucho, esta sección transversal es cercana a la inversa en el tiempo, ecuación (48.8) del PDG ,
Entonces, para resumir, esperaría un número igual de tales reacciones, si solo pudiera producir haces limpios de densidad de fotones comparables que chocan entre sí. Producir haces controlados de fotones puros de alta energía es extremadamente difícil, pero entiendo que están llegando allí; la referencia del colisionador de fotones de anna sugiere pico previsto a 200 GeV. Es sólo una cuestión de tiempo y financiación. Sin embargo, como se disculpó, soy la persona equivocada para preguntar sobre estos problemas prácticos...
Sin embargo, los fotones no interactúan entre sí, al menos no a energías tan bajas.
La mitad de un fotón Mev es un rayo gamma, y está preguntando sobre la sección transversal de la dispersión gamma gamma.
En este artículo se considera que la reacción inversa se utiliza en las observaciones astrofísicas.
En lugar de chocar, simplemente se ignoran y siguen adelante.
Esto es cierto para los fotones de baja energía. Tiene que ver con las constantes de acoplamiento y la conservación del número cuántico, pero los diagramas invertidos en el tiempo funcionan matemáticamente.
Están considerando colisionadores gamma gamma.
Cosmas Zachos
Árpád Szendrei