Efecte de Schwinger

L'efecte Schwinger és un fenomen físic previst pel qual la matèria es crea per un fort camp elèctric. També s'anomena efecte Sauter-Schwinger, mecanisme Schwinger o producció de parells Schwinger. És una predicció de l'electrodinàmica quàntica (QED) en la qual els parells electró - positró es creen espontàniament en presència d'un camp elèctric, provocant així la decadència del camp elèctric. L'efecte va ser proposat originalment per Fritz Sauter el 1931 ^[1] i Werner Heisenberg i Hans Heinrich Euler van realitzar un treball important el 1936, ^[2] encara que no va ser fins al 1951 que Julian Schwinger va donar una descripció teòrica completa.^[3]

L'efecte Schwinger es pot considerar com una desintegració al buit en presència d'un camp elèctric. Tot i que la noció de decadència al buit suggereix que alguna cosa es crea del no-res, les lleis de conservació física s'obeeixen. Per entendre-ho, cal tenir en compte que els electrons i els positrons són les antipartícules dels altres, amb propietats idèntiques excepte càrrega elèctrica oposada.

Per conservar energia, el camp elèctric perd energia quan es crea un parell electró-positró, en una quantitat igual a ${\displaystyle 2m_{\text{e}}c^{2}}$, on ${\displaystyle m_{\text{e}}}$ és la massa en repòs d'electrons i ${\displaystyle c}$ és la velocitat de la llum. La càrrega elèctrica es conserva perquè un parell electró-positró és neutre de càrrega. El moment lineal i angular es conserven perquè, en cada parell, l'electró i el positró es creen amb velocitats i girs oposats. De fet, s'espera que l'electró i el positró es creïn en repòs (a prop del) i, posteriorment, s'acceleren l'un de l'altre pel camp elèctric.^[4]