Работающие в рамках эксперимента ATLAS Большого адронного коллайдера физики заявили о первых прямых свидетельствах рассеяния одного высокоэнергетического кванта света на другом. Этот запрещенный классической электродинамикой процесс позволит с новой стороны изучать Стандартную модель физики частиц и ее ограничения. Статья опубликована в журнале Nature Physics.

«Это эпохальный результат, первое прямое свидетельство взаимодействия света с самим собой на высоких энергиях, — говорит сотрудник Шеффилдского университета и участник коллаборации ATLAS Дэн Тови. — Этот феномен невозможен в классической электродинамике, поэтому результат можно использовать в качестве чувствительного теста квантовой электродинамики».

Данные были получены при анализе столкновений ионов свинца во время второго сеанса работы БАК, который начался в 2015 году. Энергия в системе отсчета центра масс составляла 5,02 ТэВ на пару нуклонов. Столкновения тяжелых ионов хорошо подходят для поиска взаимодействия квантов света из-за исключительно низких шумов. Во время ускорения ионов до больших энергий, вокруг них появляется большое количество фотонов. При пересечении пучков происходят только отдельные столкновения ионов, но кванты света могут провзаимодействовать и рассеяться. Такие процессы называются «ультрапериферическими столкновениями».

Из четырех миллиардов событий были отобраны 13 кандидатов на взаимодействие фотонов при ожидаемом шуме 2,6 ± 0,7. Полученная статистическая значимость оказалась на уровне 4,4 стандартных отклонений, что практически исключает вероятность случайной флуктуации. Поперечная энергия (связанная с движением перпендикулярно пучку частиц) полученных фотонов была выше 3 ГэВ. Физики планируют изучить этот процесс подробнее во время столкновений тяжелых ионов в 2018 году.