Взаимные превращения электромагнитных волн и вещества

Глубокое единство двух различных форм материи — вещества и электромагнитного поля обнаруживается не только в двойственной корпускулярно-волновой природе всех материальных объектов, но главным образом в том, что все известные частицы взаимно превращаемы.

Самый известный пример взаимных превращений частиц — это превращение пары электрон — позитрон в два или три гамма-кванта. Этот процесс наблюдается при каждой встрече электрона с позитроном и называется аннигиляцией. При аннигиляции строго выполняются законы сохранения энергии, импульса, момента импульса и электрического заряда, но материя в форме вещества исчезает, превращаясь в материю в форме электромагнитного излучения.

Процесс, обратный аннигиляции, наблюдается при взаимодействии гамма-квантов с атомными ядрами. Гамма-квант, энергия которого превышает энергию покоя Е0=2m0c2 пары электрон — позитрон, может превратиться в такую пару. [1].

Таким образом, материя не только многообразна в своих формах, но и едина в своей сущности. Разделение материальных объектов на отдельные группы и виды условно и относительно.

Следующим подтверждение гипотез де Бройля состоит в том, что явление дифракции присуще не только электронам, но и другим частицам, более тяжелым.

1) Дифракция легких атомов и молекул.

О.Штерн в 1930 году наблюдал дифракцию легких атомов и молекул: He и H2. Легкие атомы и молекулы нужны для того, чтобы их длина волны де Бройля была достаточна велика для наблюдения явления дифракции. Например, при комнатной температуре длина волны атома гелия равна Не0,1 нм, т. е. порядка постоянной кристаллической решетки. Пучок атомов бросается на кристалл, и отраженные атомы фиксируются чувствительным манометром. В картине углового распределения дифрагированных атомов наблюдается большой максимум под углом отражения, равным углу падения, а при других углах вторичные максимумы. Положение вторичных максимумов меняется с температурой падающих атомов, т. е. с длиной волны .

2) Дифракция нейтронов.

Для наблюдения дифракции нейтронов чаще всего используется метод М. Лауэ. Для регистрации нейтронов используются ядерные реакции. В методе Лауэ используется монохроматичный пучок тепловых нейтронов, который падает на монокристалл. На экране за монокристаллом проявляются дифракционные максимумы в виде пятен Лауэ: центральное пятно и система симметричных пятен вокруг центрального. [5].