thumb|right|260x260px|V prisotnosti močnega, konstantnega električnega polja bodo spontano nastali pari elektronov e−, in pozitronov e+.
Schwingerjev pojav je predvideni fizikalni pojav, pri katerem močno električno polje ustvarja snov. Imenuje se tudi Sauter-Schwingerjev pojav, Schwingerjev mehanizem ali Schwingerjeva produkcija parov. Gre za napoved kvantne elektrodinamike (QED), v kateri elektronsko-pozitronski pari spontano nastanejo v prisotnosti električnega polja, kar povzroči razpad električnega polja. Pojav je prvotno predlagal avstrijsko-nemški fizik Fritz Sauter (1906 – 1983) leta 1931, nadaljnje pomembno delo pa sta leta 1936 opravila Werner Karl Heisenberg (1901 – 1976) in njegov doktorski študent na Univerzi v Leipzigu italijansko-nemški fizik Hans Heinrich Euler (1909 – 1941). Ameriški fizik Julian Seymour Schwinger (1918 – 1994) je leta 1951 podal popoln teoretični opis pojava.
Schwingerjev pojav se lahko predstavlja kot vakuumski razpad v prisotnosti električnega polja. Čeprav pojem vakuumskega razpada nakazuje, da nekaj nastane iz nič, kljub temu veljajo fizikalni ohranitveni zakoni. Da bi se to razumelo, je treba upoštevati, da so elektroni in pozitroni drug drugemu antidelci z enakimi lastnostmi, razen nasprotnega električnega naboja.
Da bi ohranilo energijo, električno polje ob nastanku elektron-pozitronskega para izgubi energijo za količino, ki je enaka , kjer je mirovna (relativistična) masa elektrona in hitrost svetlobe. Električni naboj se ohrani, ker je elektron-pozitronski par nabojno nevtralen. Gibalna in vrtilna količina se obe ohranita, ker v vsakem paru elektron in pozitron nastaneta z nasprotnima hitrostima in spinoma. Pravzaprav naj bi elektron in pozitron nastala v (blizu) mirovanja in ju nato električno polje pospeši stran drug od drugega.
Matematični opis
Schwingerjevo nastajanje parov v konstantnem električnem polju poteka s konstantno hitrostjo na enoto prostornine, ki se običajno imenuje . Hitrost je prvi izračunal Schwinger in je pri vodilnem (enozančnem) redu enaka:
kjer je masa elektrona, osnovni naboj in jakost električnega polja. Te formule po ni mogoče razviti v Taylorjevo vrsto, kar kaže na neperturbativno naravo tega pojava. Z vidika Feynmanovih diagramov se lahko izpelje hitrost Schwingerjevega nastajanja parov s seštevanjem neskončne množice diagramov, prikazanih spodaj, ki vsebujejo eno elektronsko zanko in poljubno število zunanjih fotonskih nog, vsaka z ničelno energijo.
center|thumb|428x428px|Neskončna množica Feynmanovih diagramov, pomembnih za Schwingerjevo nastajanje parov.
Neskončna vsota v zgornjem izrazu se lahko zapiše z dilogaritmom :
Glej tudi
Opombe
Sklici
Viri
Kategorija:Fizikalne hipoteze Kategorija:Kvantna elektrodinamika Kategorija:Električni pojavi