Skupina ATLAS v Cernu dokazala redek proces sipanja svetlobe na svetlobi

Znanstveniki v skupini ATLAS v Cernu, v kateri že 20 let delujejo tudi slovenski znanstveniki, so našli dokaze za proces sipanja svetlobe na svetlobi pri visoki energiji. S tem so eksperimentalno potrdili eno prvih napovedi kvantne elektrodinamike iz leta 1933, je za STA povedal vodja slovenske ekipe na detektorju ATLAS v Cernu Marko Mikuž.

Kvantna elektrodinamika je bila preizkušena v številnih izjemno natančnih meritvah, vendar neposredne potrditve sipanja svetlobe na svetlobi do sedaj ni bilo, je pojasnil Mikuž, vodja odseka za eksperimentalno fiziko delcev na Institutu Jožef Stefan (IJS) ter profesor na ljubljanski fakulteti za matematiko in fiziko.

S tem, ko so znanstveniki prvič dokazali ta izjemno redek proces sipanja svetlobe na svetlobi, so eksperimentalno potrdili eno prvih napovedi kvantne elektrodinamike iz leta 1933. Dosežek so v ponedeljek objavili v prestižni reviji Nature Physics.

Pri raziskavah so sodelovali tudi slovenski znanstveniki odseka za eksperimentalno fiziko delcev IJS in oddelka za fiziko na ljubljanski fakulteti za matematiko in fiziko.

Raziskovalci skupine ATLAS so eksperimentalno pokazali, da svetloba oziroma njen kvant foton interagira s svetlobo - fotonom. Ker fotoni niso električno nabiti, običajno ne morejo interagirati sami s seboj, temveč le z nabitimi delci, kot so elektroni.

Interakcijo med fotoni omogoča šele kvantna elektrodinamika, kjer se lahko foton za kratek čas prelevi v par elektron - pozitron, ki nato interagirata z drugim fotonom, je pojasnil Mikuž.

Proces je po besedah slovenskega znanstvenika ostal skrit dolga desetletja, ker dosegljiva električna polja niso bila dovolj močna. "Šele pri trkih svinčevih ionov v nadgrajenem Velikem hadronskem trkalniku (LHC) je postalo relativistično ojačeno polje v okolici ionov dovolj močno, da so znanstveniki lahko zaznali interakcijo med pripadajočimi fotoni."

ATLAS je prečesal štiri milijarde trkov in našel 13 kandidatov za sipanje fotonov. Kot so zapisali na IJS, so omenjeni dogodki "spektakularni", saj v detektorju razen dveh fotonskih pljuskov v kalorimetru ni prav ničesar.

Rezultat ima signifikanco 4,4 standardne deviacije, kar ga uvršča med dokaze. Manjkajočih 0,6, kolikor potrebujejo do odkritja, pa si znanstveniki obetajo pridobiti koncem letošnjega leta. Več podatkov bo namreč izboljšalo natančnost rezultatov, odpre pa lahko celo novo okno za preučevanje nove fizike, so zapisali na spletni strani skupine ATLAS.

V raziskavah so sodelovali slovenski znanstveniki z IJS in fakultete: Vladimir Cindro, Andrej Filipčič, Andrej Gorišek, Bojan Hiti, Luka Kanjir, Borut Paul Kerševan, Gregor Kramberger, Boštjan Maček, Igor Mandić, Marko Mikuž, Miha Muškinja, Tina Šfiligoj in Grygorii Sokhrannyi.

Projektu ATLAS v Evropskem laboratoriju za fiziko delcev Cern v Švici se je Slovenija pridružila leta 1996, v njem pa sodeluje okoli ducat slovenskih znanstvenikov in okoli pet članov podpornega osebja.

Znanstvena objava skupine ATLAS je dostopna na https://goo.gl/W8okk8.