Невозможно представить, сколько фотонов окружают нас одновременно. Законы физики таковы, что один фотон просто проходит мимо другого с нулевым взаимодействием.
Так думали физики, по крайней мере. Но в новом эксперименте внутри самого мощного в мире атомного разрушителя исследователи получили представление о невозможном: фотоны сталкиваются друг с другом.
Изучая эти супер-редкие взаимодействия, физики надеются раскрыть некоторые фундаментальные свойства света и, возможно, даже открыть новую физику высоких энергий, такую как великие объединенные теории и суперсимметрия.
В высокоэнергетических экспериментах можно заставить два фотона ударить друг друга, хотя это случается очень редко. Физики заинтересованы в такого рода процессах, потому что он раскрывает некоторые очень глубокие свойства самой природы света.
Фотоны так редко взаимодействуют друг с другом, потому что они соединяются только с частицами, которые имеют электрические заряды. Это одно из тех правил Вселенной, по которым должны жить. Но если это правило Вселенной, невозможно заставить два фотона, которые не имеют заряда, соединяться друг с другом.
Ответ кроется в одном из самых непостижимых и в то же время восхитительных аспектов современной физики, и он идет под причудливым названием квантовой электродинамики.
В случае фотонов, когда они путешествуют, время от времени, они могут стать парой частиц, отрицательно заряженного электрона и положительно заряженного позитрона, которые путешествуют вместе.
Эти пары называются виртуальными частицами.
В серии экспериментов, проведенных в сотрудничестве на Большом адронном коллайдере ученые не позволяли свинцовым частицам биться друг о друга; вместо этого биты просто прошли очень близко.
