Запутана ли пара фотонов, образующихся в результате аннигиляции электронов и позитронов?

Запутана ли пара фотонов, образующихся в результате аннигиляции электронов и позитронов?

И будут ли они работать как источник запутанных фотонов, подходящих для экспериментов по квантовой оптике?

Ответы (2)

Да, они определенно запутались. Их суммарная энергия будет точно равна, например, суммарной энергии исходной пары электрон-позитрон. То же самое верно для комбинированного импульса и комбинированного вращения.

«Комбинированный спин» должен также включать любой орбитальный угловой момент, если электрон и позитрон ненадолго вращаются вокруг друг друга (позитроний) перед аннигилированием.
Это верно--
И из того, что я понимаю в этих вещах (только профан в физике), угловой момент пары электрон-позитрон почти всегда будет отличен от нуля.

Фотонная пара определенно запутана. Он производится из С -волновое состояние электрон-позитронной системы и как таковое имеет орбитальный угловой момент л знак равно 0 . Но для квантовой оптики это бесполезно, энергия фотонов слишком высока, чтобы ваши обычные зеркала могли их отражать. См. рис. 33.15 на с. 23 из этого http://pdg.lbl.gov/2018/reviews/rpp2018-rev-passage-particles-matter.pdf , чтобы получить представление о том, что происходит с фотоном с энергией 511 кэВ в результате двухфотонной аннигиляции электрон-позитронной пары. в покое, как только он попадает в вещество: ионизация за счет комптоновского рассеяния доминирует над взаимодействием, это не то, что вы хотите, чтобы произошло в зеркале или линзе.

Однако стоит иметь в виду, что электрон-позитронная система (позитроний) может распадаться на любое количество фотонов. > 1 , хотя числа выше трех встречаются очень редко. При распаде синглетного основного состояния может образоваться четное число фотонов. 1 С 0 (где электрон и позитрон находятся в антисимметричном спиновом состоянии 1 2 ( | ↑↓ | ↓↑ ) , «Парапозитроний»). Это определяет спиновую запутанность в случае, который вы имели в виду, и он фактически был измерен и признан согласующимся с полной запутанностью, см., например, здесь http://adsabs.harvard.edu/abs/2009APS..HAW.GB108S .

Из тройки можно получить нечетное число 3 С 0 ("Ортопозитрониум"). Триплет намного дольше живет, чем синглетное состояние (примерно в тысячу раз), но так как он состоит из трех состояний и из-за симметрий ( С п ) препятствуют переходу позитрония из триплетного состояния в синглетное, значительное число электрон-позитронных пар распадается на три фотона.

На самом деле, также С состояния более высоких энергетических уровней могут распадаться на фотоны напрямую, но обычно они сначала распадаются на основное состояние, испуская фотоны энергии О ( 10 100 е В ) до фактического распада на высокоэнергетическую пару или на три фотона непрерывного спектра.