Исследование взаимодействий позитрона - простейшей частицы антивещества -
с атомами, молекулами и твердыми телами представляет фундаментальный и
практический интерес. Одним из наиболее важных актов взаимодействия является процесс аннигиляции с электронами в веществе. Исследование этого процесса привело к развитию позитронно-эмиссионной томографии, методов изучения дефектов в металлах и полупроводниках и многих других приложений. Особый интерес представляет аннигиляция с электронами внутренней оболочки тяжелых систем. Такие процессы дают уникальную возможность проведения исследований антиматерии в присутствии сильного электрического поля ядра, которое на несколько порядков больше, чем в современных лазерных установках. Кроме того, в ближайшее время ожидаются новые экспериментальные исследования взаимодействий позитронов с различными ионными и атомарными мишенями в связи с появлением позитронных установок нового поколения в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (Калифорния, США) и Исследовательском центре ELI-NP (Бухарест, Румыния). Эти и многие другие приложения, а также экспериментальные исследования
требуют количественного понимания процессов электрон-позитронной аннигиляции в присутствии сильного поля ядра.
Аннигиляция позитронов со связанными электронами может приводить к
испусканию одного, двух или более фотонов. В то время как двухквантовая
аннигиляция наиболее вероятна в легких системах, ожидается, что в тяжелых системах наиболее вероятной будет однофотонная аннигиляция [1]. Точное описание процесса однофотонной аннигиляции позитронов со связанными электронами тяжелых систем было впервые представлено в 1964 году Джонсоном с соавторами [2] и в настоящее время всесторонне освещено в литературе. Однако вероятности процессов аннигиляции с испусканием одного и двух фотонов не сравнивались из-за отсутствия удовлетворительного теоретического описания двухфотонного процесса.
Такое описание было впервые выполнено в работе [3]. Здесь мы улучшаем
подход, разработанный в работе [3], описывая виртуальный пропагатор электрон-позитронного состояния точной функцией Грина Дирака-Кулона вместо метода конечного базисного набора. Улучшенный подход позволяет устранить инфракрасные расходимости, возникающие в случае, когда один из испущенных фотонов обладает низкой энергией. Мы применяем разработанный подход для расчета сечения двухквантовой аннигиляции позитронов с электронами К-оболочки Н-подобных ионов и сравниваем его с сечением для одноквантового канала [4].
Автор благодарен Санкт-Петербургскому государственному университету за возможность принять участие в этой конференции ID: 97197963.
1. Drukarev E. G., Mikhailov A. I. High-Energy Atomic Physics, Cham: Springer
International Publishing, 2016.
2. Johnson W. R., Buss D. J., Carroll C. O. Physical Review. 1964. No 5A (135). P. A1232–A1235.
3. Zaytsev V. A., et al. Physical Review Letters. 2019. No 9 (123). P. 093401.
4. Mandrykina Z.A., et al. Physical Review A. 2022 No 6 (105). P. 062806