Eine Gruppe von Wissenschaftlern, die während des ATLAS-Experiments am Large Hadron Collider (LHC) am CERN (Europäische Organisation für Kernforschung) arbeiteten, bewies die Existenz eines Phänomens, das als Lichtstreuung durch Licht bezeichnet wird. Das Phänomen besteht in der Quantenwechselwirkung zweier Photonenstrahlen, wodurch ein Lichtstrahl vom anderen etwas "gebrochen" wird, als ob sie fest wären. Der Artikel der Forscher wurde in der Zeitschrift Nature Physics veröffentlicht, kurz über die Entdeckung berichtet die Veröffentlichung ScienceAlert.
Nach klassischen Konzepten passieren sich elektromagnetische Wellen ungehindert. Die deutschen Physiker Hans Heinrich Euler und Werner Heisenberg sagten jedoch 1936 voraus, dass zwei Photonen kollidieren und miteinander interagieren könnten. Unter normalen Bedingungen ist dieser Effekt unsichtbar, kann jedoch mit energiereichen Partikeln nachgewiesen werden.
Wissenschaftler haben die Bleikern im Beschleunigerrohr auf nahezu lichtnahe (relativistische) Geschwindigkeiten verteilt. Die positive Ladung der Atome ohne Elektronen bildet ein elektrostatisches Feld, das sich bei hohen Geschwindigkeiten in ein elektromagnetisches Feld, dh in eine dichte Photonenwolke, verwandelt. Bleikerne, die sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen, interagieren nicht direkt, sondern im Verlauf ultraperipherer Kollisionen, wenn Partikelwolken aufeinander treffen. Nach der Theorie werden in diesem Fall Photonen aus verschiedenen Wolken aufeinander gestreut, wodurch neue Teilchen entstehen, die der ATLAS-Detektor registrieren sollte.
Insgesamt zeichnete der Detektor vier Milliarden verschiedene Wechselwirkungen zwischen Partikeln auf. Wissenschaftler haben die notwendige Auswahl getroffen und 13 Ereignisse identifiziert, die mit dem Bild der Lichtstreuung im Licht übereinstimmen. Gleichzeitig betrug der Anteil fremder Prozesse, die den Hintergrund bilden und die Daten unzuverlässig machen können, nur 2,6 Ereignisse. Die wichtigsten Prozessparameter, einschließlich des Querschnitts (Nähe kollidierender Partikel) und der invarianten Masse (Exponent der Partikelstreuung), stimmen mit den Vorhersagen des Standardmodells überein.
Das Standardmodell ist eine Theorie, die die gesamte Vielfalt der Partikel und ihre Wechselwirkungen beschreibt. Es sagt verschiedene subatomare Prozesse und ihre Eigenschaften voraus, die in Experimenten an Beschleunigern, einschließlich des LHC, bestätigt werden.
