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粒子和互动

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光可以散落光线,核心物理学家确认

14 Aug 2019
由地图集协作观察的光子 - 光子散射
发现确认:大型强子集中的研究人员在2017年首次发布的初步证据后,举行彼此的两张照片彼此散落。(礼貌:阿特拉斯协作/核心)

光子 - 光子散射的量子电动过程首次已经通过实验证实了高度确定性。塞尔尼 阿特拉斯协作这涉及来自世界各地的数百物理学家,在使用神经网络分析候选散射事件的大型数据集后取得了突破。他们的发现可以将新的研究促进了粒子物理标准模型的各种理论。

在经典电动动力学中,光子不能彼此相互作用,因为它们没有充电。然而,同时,量子电动动力学预测,通过交换虚拟带电的费粒或W玻色子,两个光子可以彼此散射。标准模型的一些理论延伸预测,这些散射事件对尚未经过的颗粒敏感,包括轴和磁并垄断。

为了测试这些理论,Cern的大型强子撞机(LHC)的物理学家已经试图通过以相对论速度触发重离子来诱导光子光子散射。当它们彼此靠近和更靠近彼此时,离子交换越来越多的虚拟光子。如果在这些光子中的任何两个之间发生散射,则离子对将失去少量的能量并发出一对真正的光子。然后,这些光闪烁将击中探测器的相对侧,揭示原始散射事件的特征。

碰撞铅离子

2017年,基于LHC的Atlas和CMS合作都搜索了他们在2015年记录的铅离子之间的高能量碰撞期间搜索了这些光子对的证据。从总共13个候选事件,实验 报道了光子 - 光子散射 对于4.4σ和4.1σ的确定性分别缺少了确认实验发现所需的广泛接受的5σ确定性阈值。

现在,ATLAS协作现在使用了从2018年进行的另一个更广泛的铅散射事件的更大数据集重复了实验,从2018年进行的另一个更广泛的铅离子碰撞。此外,他们开发了一个神经网络,以更有效地区分光子对,指示来自检测器拾取的所有背景光子的这些散射事件。这允许团队大大增加确定性到8.2σ,这远远超出了接受的阈值。

最近的几种理论预测,光子 - 光子散射的测量可能对超出标准模型的现象敏感。这些包括仅含有一个磁极的颗粒,其被经典电动力学禁止,以及所设计的轴轴,以解决量子色动力学的强CP问题。因此,ATLAS协作的发现可以告知未来的研究旨在确认和限制这些理论,可能允许对标准模型进行多次预期的更新。

完整的结果描述于 物理评论信

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