Proses Breit–Wheeler

Proses Breit-Wheeler adalah penciptaan sepasang elektron-positron setelah tumbukan dua foton berenergi tinggi (foton gamma).

Proses Breit-Wheeler nonlinear merupakan penciptaan elektron-positron dari peluruhan foton berenergi tinggi yang berinteraksi dengan medan elektromagnetik seperti laser

Proses Breit-Wheeler atau produksi berpasangan Breit-Wheeler adalah proses fisika dimana pasangan positron-elektron dibuat dengan menumbukkan dua foton . Proses ini merupakan mekanisme paling sederhana dimana cahaya murni dapat secara potensial dirubah menjadi materi. Proses ini dapat terjadi dalam bentuk γ γ ′ → e ⁺ e ^{- di} mana γ dan γ ′ adalah dua kuanta cahaya.

Proses multifoton Breit-Wheeler, atau kadang disebut juga Breit-Wheeler non-linear pada literatur yang lain, merupakan varasi dari proses Breit-Wheeler murni dimana foton berenergi tinggi yang berada pada medan elektromagnetik (seperti pulsa laser) akan meluruh menjadi pasangan elektron positron, alih-alih hasil dari tabrakan dua foton. Perbedaannya dengan proses sebelumnya adalah bahwa proses ini terjadi dalam γ + n ω → e⁺ e⁻

Proses kebalikannya, e ⁺ e ^- → γ γ ′, di mana elektron dan positron dapat bertabrakan dan saling menghilangkan untuk menghasilkan foton gamma, dikenal sebagai penghilangan elektron-positron atau proses Dirac. Proses ini diambil dari nama seorang fisikawan yang pertama kali mendeskripsikannya secara teoritis dan mengembangkan proses Breit-Wheeler.

Mekanisme ini secara teoritis dicirikan dengan probabilitas yang sangat kecil sehingga untuk menghasilkan jumlah pasangan yang signifikan ,dibutuhkan dua sumber foton yang sangat terang dan berenergi tinggi mendekati atau lebih dari energi massa elektron dan positron. Memproduksi sumber seperti itu masih belum dapat dilakukan dengan teknologi sekarang. Pada banyak konfigurasi eksperimental, proses Dirac merupakan proses yang sejauh ini baru terkonfirmasi. Ada juga kasus dimana multifoton Breit-Wheeler, yang terobservasi di Stanford Linear Accelerator Center pada 1997 dengan menumbukkan elektron berenergi tinggi dengan pulsa laser tera watt.

Meskipun mekanisme ini merupakan salah satu mekanisme yang paling sulit direplikasi oleh penelitian di Bumi, mekanisme ini dianggap merupakan mekanisme yang sangat penting untuk penyerapan foton berenergi tinggi yang menempuh jarak kosmik.

Foton-foton dan multifoton dari proses Breit-Wheeler sudah dapat dijelaskan secara teoritis oleh teori elektrodinamika kuantum.