Ryhmä tutkijoita, jotka työskentelivät CERN: n (Euroopan ydintutkimusjärjestö) suuressa hadronitörmäyttimessä (LHC) ATLAS-kokeilun aikana, osoittivat valon sironnaksi kutsutun ilmiön olemassaolon. Ilmiö koostuu kahden fotonisäteen kvantti-vuorovaikutuksesta, minkä seurauksena toinen valonsäde "taittuu" jonkin verran, ikään kuin ne olisivat kiinteitä. Tutkijoiden artikkeli julkaistiin Nature Physics -lehdessä, lyhyesti löytöstä kertoo ScienceAlert-julkaisu.
Klassisten käsitteiden mukaan sähkömagneettiset aallot kulkevat toisistaan esteettä. Saksalaiset fyysikot Hans Heinrich Euler ja Werner Heisenberg ennustivat kuitenkin vuonna 1936, että kaksi fotonia voisi törmätä ja olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Normaaleissa olosuhteissa tämä vaikutus on näkymätön, mutta se voidaan havaita käyttämällä suurenergisiä hiukkasia.
Tutkijat ovat hajottaneet kiihdytysputken lyijytumat melkein valoisille (relativistisille) nopeuksille. Elektroneista riistettyjen atomien positiivinen varaus muodostaa sähköstaattisen kentän, joka suurilla nopeuksilla muuttuu sähkömagneettiseksi kentäksi, ts. Tiheäksi fotonien pilveksi. Vastakkaisiin suuntiin liikkuvat lyijytumat eivät ole vuorovaikutuksessa suoraan, vaan ultraperifeeristen törmäysten aikana, kun hiukkasten pilvet iskeytyvät toisiinsa. Teorian mukaan tässä tapauksessa eri pilvien fotonit hajallaan toisiinsa, mikä tuottaa uusia hiukkasia, jotka ATLAS-ilmaisimen tulisi rekisteröidä.
Ilmaisin kirjasi yhteensä neljä miljardia erilaista vuorovaikutusta hiukkasten välillä. Tutkijat ovat tehneet tarvittavan valinnan ja tunnistaneet 13 tapahtumaa, jotka ovat yhdenmukaisia valon sironnan kuvan kanssa. Samaan aikaan ulkopuolisten prosessien osuus, jotka luovat taustan ja voivat tehdä tiedoista epäluotettavia, oli vain 2,6 tapahtumaa. Tärkeimmät prosessin parametrit, mukaan lukien poikkileikkaus (törmäävien hiukkasten läheisyys) ja invariantti massa (hiukkasten sironnan eksponentti), ovat yhdenmukaisia standardimallin ennusteiden kanssa.
Standardimalli on teoria, joka kuvaa kaikkia erilaisia hiukkasia ja niiden vuorovaikutusta. Se ennustaa erilaisia subatomisia prosesseja ja niiden ominaisuuksia, jotka vahvistetaan kokeissa kiihdyttimillä, mukaan lukien LHC.
