5e科普丨大型強子對撞機新實驗證實量子力學最早預言

據國外媒體報道，歐洲核子中心（CERN）的物理學家利用大型強子對撞機（LargeHadron Collider，LHC）進行了一項新實驗，證實了量子力學中最早的預言之一。

ATLAS實驗項目的物理學家披露，他們已經觀察到了光與光散射的直接證據。在這一過程中，光是在高能狀態下與自身發生相互作用。對目前的量子電動力學研究來說，這一現象具有重要意義，而科學家已經對這一「里程碑結果」尋找了數十年。現在，第一次有研究人員宣稱，他們發現了光子能相互作用並改變方向的證據。

「這是一個里程碑式的結果：首次發現高能光與自身相互作用的直接證據，」ATLAS實驗項目的物理協調員、英國謝菲爾德大學的丹·托維（Dan Tovey）說，「這一現象在經典電磁學理論中是不可能出現的，實驗結果為我們理解QED，即電磁量子理論（quantum theoryof electromagnetism）提供了靈敏的測試方法。」

該發現來自大型強子對撞機的第二輪運行（Run 2），開始於2015年。研究者解釋稱，在運行期間，鉛離子以前所未有的速率在粒子加速器中碰撞。通過這一過程，研究者首次獲得了光與光散射的直接證據。

ATLAS重離子物理學小組召集人、來自美國布魯克海文國家實驗室的彼得·斯坦伯格（Peter Steinberg）說：「多年來，重離子和高能物理學界一直十分關注對這一現象的測量，幾個研究小組的計算結果顯示，我們或許可以通過研究鉛離子在第二輪運行時的碰撞獲得一個顯著信號。」

歐洲核子中心稱，重離子碰撞可以為研究這類現象提供一個「純凈的環境」。當鉛離子被加速時，光子會在它們周圍產生。大多數情況下，這些鉛離子在中心處相遇時並不會碰撞。相反，它們周圍的光子會相互作用併發生散射，這一過程被稱為「超周邊碰撞」。研究人員研究了第二輪運行中超過40億次事件，找出了13次可能的光與光散射事件，顯著性達到4.4。

「為這種罕見的現象尋找證據要求ATLAS探測器發展出靈敏的新『觸發器』，」斯坦伯格說，「實驗獲得的印記——在原本空無一物的探測器中有兩個光子——與鉛原子核碰撞時極為複雜的典型結果幾乎是完全對立的。新『觸發器』在篩選這些事件中的成功應用，展示了實驗系統強大的功能和靈活性，以及分析團隊在設計和開發這一系統時的技巧和專業技術。」

研究人員計劃在大型強子對撞機接下來的新一輪重離子運行（將在2018年進行）中，對這一現象做更深入的研究，以獲得更準確的結果。

中能網是能源網的微信公眾號，作為能源行業的門戶網站，我們的宗旨是用我們的勞動與智慧替你節省時間，「5e觀察」帶您冷眼觀能源，「5e頭條」讓您洞悉能源最新熱點，「5e科普」拉近您和能源的距離，「5e會議」追蹤5e會議的最新進展。關注我們，供您層層剖析，伴您娓娓道來，還您眼闊心寬！

↓↓↓ 點擊"閱讀原文" 【進入能源網】