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大型强子对撞机的研究人员最终确定地检测到两个光子相互散射

传统上,光不与自身相互作用,因为它是电中性的。但量子电动力学理论预测,在某些情况下,两个光子可以相互散射。2017年,大型强子对撞机(LHC)的研究人员发表了这种所谓的逐光散射的第一个实验证据,但确定性为4.4 sigma,刚好低于声称发现所需的普遍接受的阈值。在对2018年11月大型强子对撞机测量的铅离子碰撞的分析中,ATLAS实验的研究人员发现光子 - 光子散射的证据确定为8.2西格玛。

当离子加速到高能量时,大量的虚光子围绕着它们。如果两个离子足够接近地相互通过,则来自一个粒子的虚光子可以从另一个粒子散射出虚光子。这种散射的可能性随着较重的离子而增加,因为离子周围的虚光子数量与其核电荷的平方成比例。当虚光子散射时,铅离子会失去少量能量以产生两个真实光子。ATLAS Collaboration寻找这两个光子撞击探测器两侧的特征,并通过重建其属性来确认它们的来源

在一个比2017年调查中使用的数据集近4倍的数据集中,合作观察到了59个逐光散射事件,而早期论文中有13个候选事件。为了更有效地识别光子,他们开发了一个神经网络来寻找候选信号。未来的逐光散射研究可以证实或约束超出标准模型的理论,例如磁单极子和轴状粒子的存在。

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