Los físicos de ATLAS por primera vez han registrado el efecto de dispersión de luz por luz. Este efecto es una de las predicciones más antiguas de la electrodinámica cuántica. Fue descrito teóricamente hace más de 70 años, pero hasta ahora no se había detectado experimentalmente. Es interesante que el efecto no cumple las ecuaciones clásicas de Maxwell, siendo un fenómeno puramente cuántico. El estudio fue publicado esta semana en la revista Nature Physics.

Hasta ahora, la intensidad y la energía de, incluso, los láseres más potentes no eran suficientes para ver la dispersión de fotones directamente. Sin embargo, los investigadores han encontrado una manera de ver este proceso indirectamente, por ejemplo, a través de la descomposición de un fotón en un par de cuantos de baja energía, cerca del núcleo pesado de un átomo.

Ver directamente la dispersión de luz por luz se logró en el Gran Colisionador de Hadrones. El proceso fue perceptible en los experimentos después del aumento de energía de las partículas en el acelerador, en 2015 –desde el lanzamiento de Run 2, la segunda etapa de operaciones del complejo, tras un par de años de receso. Los físicos de ATLAS investigaron los procesos de las colisiones “ultraperiféricas” entre los núcleos pesados de plomo, acelerados por el colisionador hasta la energía de 5 teraelectronvoltios por nucleón de núcleo. En tales colisiones los mismos núcleos no chocan directamente entre sí. En su lugar se lleva a cabo la interacción de sus campos electromagnéticos, en los cuales se originan los fotones de enorme energía (debido a la proximidad de la velocidad de los núcleos con la velocidad de la luz).

Las colisiones ultraperiféricas se caracterizan por una alta pureza. En ellos, en caso de una dispersión exitosa, aparecen solo un par de fotones con impulsos transversales yendo en diferentes direcciones. En contraste, las colisiones convencionales de núcleos forman miles de nuevas partículas-fragmentos. De entre los cuatro mil millones de eventos recopilados por ATLAS, en 2015, sobre las estadísticas de colisiones nucleares de plomo, los científicos lograron seleccionar 13 correspondientes a la dispersión.

ATLAS seguirá investigando el proceso en 2018, cuando en el colisionador se produzca de nuevo una sesión de colisiones de núcleos pesados.

Fuente: Nature Physics