¿El par de fotones generado a partir de la aniquilación electrón-positrón está enredado?

Question

¿El par de fotones generado a partir de la aniquilación electrón-positrón está enredado?

¿Y funcionarían como una fuente de fotones entrelazados adecuados para experimentos en óptica cuántica?

Answer 1

Sí, definitivamente están enredados. Su energía combinada igualará exactamente la energía combinada del par original electrón-positrón, por ejemplo. Lo mismo es cierto para el impulso combinado y el giro combinado.

Answer 2

El fotón de par es, sin duda enredados. Es producida a partir de un $S$estado de onda del electrón-positrón sistema y, como tal, tiene el impulso angular orbital $L=0$. Pero no es útil para la óptica cuántica, la de los fotones de energía es demasiado alto para su habitual espejos para reflejar. Ver fig 33.15 en la p. 23 de esta http://pdg.lbl.gov/2018/reviews/rpp2018-rev-passage-particles-matter.pdf para tener una idea de lo que le sucede a 511 keV de fotones de dos fotones de aniquilación de un par electrón-positrón en reposo, una vez que golpea la materia: ionización por dispersión de Compton domina la interacción, que no es lo que queremos que suceda en un espejo o lente.

Merece la pena tener en cuenta, sin embargo, que el electrón-positrón (sistema de Positronium) puede caer a cualquier número de fotones $>1$, a pesar de que los números más altos que los tres son muy raros. Un número de fotones puede ser producido por los decaimientos de la camiseta tierra del estado de ${}^1S_0$ (donde el electrón y un positrón están en un anti-simétrica spin estado $\frac{1}{\sqrt{2}}\left( \left|\uparrow \downarrow \right\rangle - \left|\downarrow \uparrow \right\rangle\right)$, "Parapositronium"). Esto define el spin enredo en el caso de que usted tenía en mente, y que en realidad ha sido medido y de acuerdo con plena enredo, ver, por ejemplo, aquí http://adsabs.harvard.edu/abs/2009APS..HAW.GB108S

Un número impar puede ser producido a partir de la terna ${}^3S_0$ ("Orthopositronium"). El triplete es mucho más larga que el estado singlete (aproximadamente mil veces), pero ya que se compone de tres estados, debido a las simetrías ($CP$) impedir la positronium de pasar de la terna para el estado singlete, un apreciable número de pares electrón-positrón se desintegra en tres fotones.

De hecho, también la $S$ estados de energía más altos niveles de caries a los fotones directamente, pero por lo general va a caer a la tierra del estado en primer lugar, emite fotones de energías $O(10 - 100 e\mathrm{V})$ antes de la actual decadencia de la alta energía de la pareja o a los tres espectro continuo de los fotones.