La materializzazione dei fotoni

Una delle peculiaritá dell'astronomia gamma consiste nel fatto che non esiste nessun modo per focalizzare i fotoni che si vogliono studiare, per ricostruire la direzione dei fotoni rilevati occorre quindi trovare altre soluzioni. Il metodo che sará adottato per AGILE, cosí come per altri satelliti a partire da SAS-2, é quello di far materializzare i fotoni che giungono nel rivelatore per studiarne gli elettroni secondari prodotti.
Infatti quando un fotone di alta energia "attraversa" il campo elettrico prodotto dal nucleo di un atomo può succedere che il fotone scompaia e al suo posto si crei una coppia di elettroni di carica positiva e negativa,

$$\gamma \rightarrow e^{+}+e^{-}$$

Per il principio di Einstein ció può succedere solo se il fotone primario ha un'energia con massa a riposo dell'elettrone. Questo processo ha quindi una energia di soglia pari a 1.022 MeV.
Per la conservazione del momento questo puó accadere solo in presenza del campo elettrico di una particella, solitamente un nucleo atomico, che acquista parte del momento.
In tale reazione il nucleo acquista una frazione molto piccola dell'energia del fotone primario, che viene quindi spartita tra i due elettroni:

$$E_{\gamma} \simeq 2m_ec^2 + E_- + E_+$$ (17)

E' per questo che lo studio degli elettroni secondari permette di ottenere una buona stima delle caratteristiche del fotone incidente.