У ЦЕРН вперше зафіксували пряме зіткнення самого світла

Надзвичайно рідкісне явище – зустріч двох фотонів, яка закінчується зміною їхнього напрямку руху, – зафіксували на детекторі ATLAS, у Європейській організації ядерних досліджень (CERN).

Фізики, які працюють з Великим адронним колайдером, повідомили про перше в історії пряме спостереження взаємодії пари фотонів з високими енергіями.

Результати дослідження були опубліковані 14 серпня у журналі Nature Physics.

“Це віховий результат: перше пряме свідчення того, як світло взаємодіє саме з собою на високих енергіях.”

– розповів Ден Товей, дослідник з експерименту ATLAS –

“Це явище є неможливим у класичних теоріях електромагнетизму; тож цей результат став чутливим тестом для нашого розуміння КЕД, квантової теорії електромагнетизму.”

Неможливе за класичними законами

Явище розсіювання одного фотона на іншому залишалось примарним протягом десятків років, допоки у 2015 році ВАК не запустили вдруге, підвищивши його потужність. Тоді дослідники з лабораторії ATLAS провели зіткнення іонів атомів свинцю на високих енергіях та зрозуміли, що дуже скоро зможуть отримати свідчення справжнього прямого розсіювання фотонів.

Зіткнення важких іонів на надвисоких швидкостях створило “чисті”, виняткові умови, за яких дослідники змогли підібратися до розсіювання світла. Прискорені важкі іони завжди супроводжує цілий промінь частинок світла довкола. Коли зустрічні потоки іонів сходяться всередині детектора ATLAS, лише одиниці потрапляють у зіткнення, однак фотони довкола можуть взаємодіяти один з одним та розсіюватись, наче вони були кульками. Такі зіткнення дослідники називають “ультрапереферійними”.

Знімок експерименту ATLAS з випадком прямого розсіювання фотона на фотоні. Джерело: CERN

Опрацювавши результати 4 мільярдів таких зіткнень за 2015 рік, дослідники знайшли 13 надійних “кандидатів” на розсіювання світла. За шкалою статистичного відхилення їхній результат отримав показник 4.4, що відповідає перевіреним висновкам.

Науковці продовжать вивчати результати зіткнень та випадки інших прямих взаємодій фотонів. Наступне вікно для зіткнення важких іонів заплановане на 2018 рік. Існує висока ймовірність того, що чергове збільшення потужностей на ВАК розкриє нам нові дивовижні факти про частинки світла.