Grupa naukowców pracujących w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) w CERN (Europejska Organizacja Badań Jądrowych), podczas eksperymentu ATLAS, udowodniła istnienie zjawiska zwanego rozpraszaniem światła przez światło. Zjawisko to polega na kwantowym oddziaływaniu dwóch wiązek fotonów, w wyniku czego jeden promień światła jest nieco „załamany” przez drugi, tak jakby był stały. Artykuł naukowców został opublikowany w czasopiśmie Nature Physics, krótko o odkryciu opowiada publikacja ScienceAlert.
Zgodnie z klasycznymi koncepcjami fale elektromagnetyczne przechodzą przez siebie bez przeszkód. Jednak w 1936 roku niemieccy fizycy Hans Heinrich Euler i Werner Heisenberg przewidzieli, że dwa fotony mogą zderzać się i oddziaływać ze sobą. W normalnych warunkach efekt ten jest niewidoczny, ale można go wykryć za pomocą cząstek o wysokiej energii.
Naukowcy rozproszyli jądra ołowiu w rurce akceleratora do prędkości bliskich światłu (relatywistycznych). Dodatni ładunek atomów pozbawionych elektronów tworzy pole elektrostatyczne, które przy dużych prędkościach zamienia się w pole elektromagnetyczne, czyli w gęstą chmurę fotonów. Jądra ołowiu poruszające się w przeciwnych kierunkach nie oddziałują bezpośrednio, ale w trakcie zderzeń ultraperyferyjnych, kiedy chmury cząstek zderzają się ze sobą. Zgodnie z teorią w tym przypadku fotony z różnych chmur są rozpraszane na sobie, co generuje nowe cząstki, które detektor ATLAS powinien zarejestrować.
W sumie detektor zarejestrował cztery miliardy różnych interakcji między cząstkami. Naukowcy dokonali niezbędnej selekcji i zidentyfikowali 13 zdarzeń zgodnych z obrazem rozpraszania światła w świetle. Jednocześnie udział zewnętrznych procesów, które tworzą tło i mogą powodować niewiarygodność danych, wyniósł zaledwie 2,6 zdarzeń. Główne parametry procesu, w tym przekrój (bliskość zderzających się cząstek) i niezmienna masa (wykładnik rozpraszania cząstek), odpowiadają przewidywaniom Modelu Standardowego.
Model Standardowy to teoria opisująca całą różnorodność cząstek i ich interakcje. Przewiduje różne procesy subatomowe i ich właściwości, co potwierdzają eksperymenty na akceleratorach, w tym w LHC.