Ну идёт особо энергичный фотон от какого-нибудь далёкого квазара. И тут на пол-пути с ним получается метаморфоза. Т.е. превращается он в парочку частица-античастица.
Такое действительно случается (это даёт измеряемые эффекты, например, в нуклонной физике). Но просто энергия фотона для этого должна быть достаточна для образования таких частиц. А это, простите, не "особо энергичный фотон от квазара", таких фотонов раз-два и обчёлся. Рентген - кэВ-ы, гамма - ну, МэВ-ы, а тут ГэВ-ы нужны.
Когда писал предыдущий пост думал, что не исключена возможность, что новые фотоны полетят в разные стороны. А теперь мне кажется, что учитывая закон сохранения энергии и импульса, новые фотоны полетят в том же направлении, что и первоначальный. (Извините за примитивные рассуждения).
Строго говоря, да. Но физически, чтобы они разлетелись в разные стороны, нужен только небольшой вклад какого-то другого импульса. Это может быть рассеянием на фотонах реликтового излучения. Вообще в любой полости с ненулевой температурой всегда есть на чём рассеяться, не забывайте.
На сколько мне известно, фотон-устойчивая частица и развалиться без взаимодействия не может...
Это точно. Но взаимодействие раздобыть - невелика проблема. Можно о встречный фотон стукнуться, можно об атом (в нём электрическое поле = виртуальные фотоны, да и протонов-электронов в достатке).
А как тогда расшифровываются диаграммы Munina? Я так понял, что это фотон превращается в пару протон-антипротон?
Строго говоря, диаграммы действительно огрублённые или ошибочные. Вы правильно написали, именно такие процессы происходить не могут из-за сохранения энергии-импульса: начальные и конечные частицы не могут все находиться на массовых поверхностях, так что реакции запрещены кинематически. Я всего лишь хотел указать принципиальную возможность. А реально, разумеется, даже простейшие реакции образования пары требуют двух фотонов, например, протекают на поле атомного ядра (здесь время вверх для образности):
Так что на предыдущих диаграммах "не всё нарисовано".
На сколько я понял, так можно представить внутреннюю структуру фотона... А вообще - Munin ответит..
Видно, у меня плохо получилось прокомментировать свои картинки :-) Я не имел в виду внутренней структуры фотона. Даже если те виртуальные частицы, в виде которых фотон проводит часть времени, называть его "внутренней структурой" (что неправильно). Я имел в виду именно реакцию возникновения из фотона новых частиц.
Однако, если фотон, идущий от одной звезды, столкнётся с фотоном, идущим от другой звезды, получатся частицы и античастицы. Затем переиспустятся новые фотоны в произольных направлениях. Возникнет фоновое излучение. Подозреваю, что если реакции такие случаются, то вероятность их мала.
Во-первых, вероятность таких реакций для малых энергий фотонов и вправду мала (например, пропорциональна
). А во-вторых, если исходные фотоны принадлежали равновесному тепловому спектру, то и новые будут тоже принадлежать тепловому спектру. А если один из них не принадлежал тепловому спектру, то всё равно получится тепловой спектр, только более высокой температуры: энергичный фотон "разогреет" тепловое излучение.