آزمایشی پیشنهادی شامل یک پرتو اشعه ایکس و دو پرتو نور، می تواند مقادیر ثابت های بنیادی در الکترودینامیک کوانتومی را تعیین کند.

یک پیش بینی دیرینه الکترودینامیک کوانتومی این است که فوتون های پر انرژی می توانند از یکدیگر پراکنده شوند. اما این فرآیند هنوز مشاهده نشده، زیرا آزمایشهای مربوطه نسبت سیگنال به نویز بسیار پایینی دارند. اکنون الکساندر مکلئود Alexander Macleod در مرکز تحقیقاتی Extreme Light Infrastructure در جمهوری چک و بن کینگ Ben King در دانشگاه پلیموث انگلستان، آزمایشی طراحی کرده اند که توانسته به نسبت سیگنال به نویزِ به قدر کافی بالا برای اندازه گیری این پدیده دست یابد [1]. پژوهشگران توانسته اند از چنین اندازه گیری هایی به منظور استخراج مقادیر ثابت های بنیادی در الکترودینامیک کوانتومی بهره برده و سپس قیدهایی را برای تعمیم های مختلف مدل استاندارد فیزیک ذرات تعیین کنند.

به طور معمول، دانشمندان شواهد پراکندگی فوتون-فوتون را در برخورد جفت پرتوهای لیزر جستجو می کرده اند. مکلئود و کینگ به جای آن، برخورد سه پرتو لیزر را پیشنهاد دادند: یک پرتو اشعه ایکس و دو پرتو نوری پُرتوان. دو پرتوی نور، فوتون هایی که از یکدیگر پراکنده می شوند را فراهم می کنند و پرتو اشعه ایکس، به فوتون های پراکنده شده یک ضربه تکانه ای می دهد. این ضربه مسیر حرکت فوتون ها را تغییر داده و از نظر فضایی آنها را از بخش عمده زمینه آزمایشگاهی جدا می کند. در نتیجه، در ناحیه تشخیص، نسبت سیگنال به نویز بیشتر از چیدمان های دو پرتویی است.

مکلئود و کینگ مطرح می کنند که چگونه می توان چیدمان آن ها را در دو مرکز پژوهشی موجود فعلی (مرکز لیزر الکترون آزاد اشعه ایکس اروپایی در آلمان، به عنوان بخشی از آزمایش طراحی شده BIREF@HIBEF و لیزر الکترون آزاد متراکم SPring-8 Angstrom در ژاپن ) اجرا کرد. آنها سپس نشان می دهند که چطور فناوری مورد استفاده در این مراکز باید برای اندازه گیری پراکندگی فوتون-فوتون کافی باشد. مکلئود می گوید که چنین نمایشی برای پژوهشگران در حال کار بر روی "لیزرهای پرتوان، فیزیک میدان قوی و الکترودینامیک کوانتومی" مهم خواهد بود.

1. A. J. MacLeod and B. King, “Fundamental constants from photon-photon scattering in three-beam collisions,” Phys. Rev. A 110, 032216 (2024).

منبع:

Deriving Fundamental Constants from Three-Beam Collisions

ترجمه خبر: بهناز ساربانها