В случае тормозного излучения сечение процесса выражается через амплитуду формулой
(см. (64,25));
-функция устраняется интегрированием по е. Помня, что в данном случае
и
— независимые переменные, и замечая, что
надо просто заменить
Тогда
В случае же образования пары фотоном сечение выражается через амплитуду согласно
или, после исключения
-функции:
Сравнив с (91,4), мы увидим, что для получения сечения образования пары из сечения тормозного излучения надо произвести в последнем замену (91,1), умножить его на
и заменить
на
В ультрарелятивистском случае
это можно сделать в формулах, полученных в предыдущем параграфе. При этом предполагается, что обе частицы пары являются ультрарелятивистскими; легко проследить, что в таком случае остаются справедливыми все использованные в § 90 приближения.
В частности, вероятность рождения пары неполяризованным фотоном, просуммированную по проекциям спина электрона и позитрона и проинтегрированную по направлениям вылета электрона, получим, произведя замену (91,1) в формуле (90,22) (точнее — в выражении для
); при этом
заменяется на
где
— единичный вектор в направлении импульса фотона, лежащего в плоскости, перпендикулярной магнитному полю. Интегрирование производится так же, как это было сделано в § 90, причем (поскольку выражение (91,7) зависит только от угла между
безразлично — интегрировать по
или по
Поэтому ответ можно получить непосредственно по аналогии с (90,23):
где теперь
Полная вероятность рождения пары в единицу времени получается интегрированием (91,8) по
(причем, ввиду очевидной симметрии по отношению к
достаточно интегрировать от 0 до
и затем удвоить результат). Производя замену переменной интегрирования
на
и интегрируя первый член в (91,8) дважды по частям, получаем
(А. И. Никишов, В. И. Ритус, 1967).
В предельном случае слабых полей
в интеграле (91,10) существенны значения
вблизи нижнего предела. Поскольку эти значения велики, можно воспользоваться асимптотическим выражением для функции Эйри
(см. III, § b).
Введя переменную интегрирования
и положив
везде, где это возможно, получим в результате вычисления
(91,11)
Экспоненциальное убывание вероятности при
отвечает невозможности рождения пар в классическом пределе.
В обратном предельном случае сильных полей
в интеграле (91,10) существен только второй член, причем он определяется областью значений х, в которой
.
В этой области можно заменить функцию
ее значением
Использовав значение интеграла
получим
(91,12)
Функция
имеет максимум, равный 0,11, при и да 11.