Дельбрюкское рассеяние, отклонение фотонов высоких энергий в кулоновском поле ядер как следствие поляризации вакуума наблюдалось в 1975 году. Связанный с этим процесс рассеяния света светом, также являющийся следствием поляризации вакуума, не наблюдался до 1998 года. В обоих случаях это процесс, описываемый квантовой электродинамикой.
Диаграмма Фейнмана рассеяния Дельбрюка. Волнистая линия представляет фотон, а двойная линия - электрон во внешнем поле ядра .
Диаграмма низшего порядка имеет четыре вершины и состоит из двух входящих фотонов., которые аннигилируют в виртуальную пару электрон-позитрон, которая затем снова аннигилирует в два реальных фотона.
С 1932 по 1937 год Макс Дельбрюк работал в Берлине помощником Лизе Мейтнер, сотрудничавшей с Отто Ханом О результатах облучения урана нейтронами. В этот период он написал несколько статей, одна из которых оказалась важным вкладом в рассеяние гамма-лучей кулоновским полем из-за поляризации вакуума, создаваемого этим полем (1933). Его вывод оказался теоретически обоснованным, но неприменимым к рассматриваемому случаю, но 20 лет спустя Ганс Бете подтвердил это явление и назвал его «рассеяние Дельбрюка».
В 1953 г. Роберт Вильсон наблюдал дельбрюковское рассеяние гамма-лучей 1,33 МэВ электрическими полями ядер свинца.
Приложение: рассеяние Дельбрюка - это когерентное упругое рассеяние фотонов в кулоновском поле тяжелых ядер. Это один из двух нелинейных эффектов квантовой электродинамики (КЭД) в кулоновском поле, исследованных экспериментально. Другой - разделение фотона на два фотона. Дельбрюкское рассеяние было введено Максом Дельбрюком для объяснения расхождений между экспериментальными и предсказанными данными в эксперименте по комптоновскому рассеянию на тяжелых атомах, проведенном Мейтнером и Кестерсом. Аргументы Дельбрюка были основаны на релятивистской квантовой механике Дирака, согласно которой вакуум КЭД заполнен электронами отрицательной энергии или, говоря современным языком, электронно-позитронными парами. Эти электроны с отрицательной энергией должны быть способны производить когерентно-упругое рассеяние фотонов, потому что импульс отдачи во время поглощения и испускания фотона передается всему атому, в то время как электроны остаются в своем состоянии с отрицательной энергией. Этот процесс является аналогом атомарного рэлеевского рассеяния с той лишь разницей, что в последнем случае электроны связаны в электронном облаке атома. Эксперимент Мейтнера и Кестерса был первым в серии экспериментов, в которых расхождение между экспериментальными и предсказанными дифференциальными сечениями упругого рассеяния на тяжелых атомах интерпретировалось в терминах рассеяния Дельбрюка. С нынешней точки зрения, эти первые результаты не заслуживают доверия. Надежные исследования стали возможны только после того, как современные методы КЭД, основанные на диаграммах Фейнмана, стали доступны для количественных предсказаний, а на экспериментальных сторонах были разработаны детекторы фотонов с высоким энергетическим разрешением и высокой эффективностью регистрации. Так было в начале 1970-х годов, когда работали также компьютеры с высокой вычислительной мощностью, которые с достаточной точностью выдавали численные результаты для амплитуд рассеяния Дельбрюка. Первое наблюдение рассеяния Дельбрюка было достигнуто в эксперименте по высокоэнергетическому малоугловому рассеянию фотонов, проведенному в DESY (Германия) в 1973 году, где важна только мнимая часть амплитуды рассеяния. Согласие было достигнуто с предсказаниями Ченг Ву, которые позже были проверены Мильштейном и Страховенко. Эти последние авторы используют квазиклассическое приближение, которое сильно отличается от приближения Ченга и Ву. Однако можно было показать, что оба приближения эквивалентны и приводят к одинаковым численным результатам. Существенным прорывом стал эксперимент 1975 г. в Геттингене (Германия), проведенный при энергии 2,754 МэВ. В Геттингенском эксперименте рассеяние Дельбрюка наблюдалось как доминирующий вклад в процесс когерентно-упругого рассеяния в дополнение к незначительным вкладам, обусловленным атомным рэлеевским рассеянием и ядерным рэлеевским рассеянием. Этот эксперимент был первым, в котором точные предсказания, основанные на диаграммах Фейнмана, были подтверждены с высокой точностью, и поэтому его следует рассматривать как первое определенное наблюдение рассеяния Дельбрюка. Для исчерпывающего описания современного состояния рассеяния Дельбрюка см. В настоящее время наиболее точные измерения высокоэнергетического рассеяния Дельбрюка проводятся в Институте ядерной физики им. Будкера (ИЯФ) в Новосибирске (Россия). Эксперимент, в котором действительно впервые было обнаружено расщепление фотона, также был проведен в ИЯФ.
Уточнение: есть ряд экспериментальных работ, опубликованных до Геттингенского эксперимента 1975 года (или даже Дези 1973 года).. Наиболее заметны Джексон и Ветцель в 1969 г. и Море и Кахане в 1973 г. В обеих этих работах использовались гамма-лучи более высокой энергии по сравнению с геттингенским, что дало более высокий вклад рассеяния Дельбрюка в общее измеренное сечение. В общем, в области ядерной физики низких энергий, т.е. < 10-20 MeV, a Delbrück experiment measures a number of competing coherent processes including also рэлеевское рассеяние на электронах, томсоновское рассеяние на точечном ядре и ядерное возбуждение через гигантский дипольный резонанс. Помимо хорошо известного томсоновского рассеяния, два других (а именно, Рэлея и ГДР) имеют значительные неопределенности. Взаимодействие этих эффектов с Дельбрюком ни в коем случае не является «второстепенным» (опять же «при классических энергиях ядерной физики»). Даже при очень больших углах рассеяния вперед, когда Дельбрюк очень силен, существует существенная интерференция с рассеянием Рэлея, причем амплитуды обоих эффектов одного порядка величины (см.).
.