Los físicos del experimento ATLAS del Centro Europeo de Física de Partículas (CERN) han encontrado la primera evidencia directa de la dispersión de luz por luz a alta energía, un proceso muy raro en el que dos fotones, o partículas de luz, interactúan y cambian de dirección.
El resultado, publicado hoy en "Nature Physics", confirma una de las más antiguas predicciones de la electrodinámica cuántica, informó el CERN en un comunicado.
"Esto es un hito: la primera prueba directa de que la luz interactúa consigo misma a alta energía", señaló el coordinador de Física de ATLAS, Dan Tovey, de la Universidad de Sheffield.
"Este fenómeno es imposible en las teorías clásicas del electromagnetismo, por lo que este resultado supone un test sensible de nuestra comprensión de la teoría cuántica del electromagnetismo", añadió el experto.
La evidencia directa de la dispersión luz por luz a alta energía había sido difícil de alcanzar durante décadas, hasta que la segunda ejecución del Gran Colisionador de Hadrones comenzó en 2015.
Cuando el acelerador colisiono iones de plomo a una tasa de colisión sin precedentes, la obtención de pruebas de dispersión de luz por luz se convirtió en una posibilidad real, indicó el CERN.
Al estudiar más de 4.000 millones de eventos en 2015, la colaboración ATLAS encontró 13 candidatos para la dispersión de luz por luz, un resultado que tiene una significación de 4,4 desviaciones estándar, lo que permite informar de la primera evidencia directa de este fenómeno a alta energía.
"Encontrar pruebas de esta rareza requirió el desarrollo de un nuevo 'disparador' sensible para el detector ATLAS", explicó el coordinador del grupo de Física de Iones Pesados de ATLAS, Peter Steinberg, del Laboratorio Nacional de Brookhaven.
El resultado, dos fotones en un detector por lo demás vacío, es casi diametralmente opuesto al tremendamente complicado evento que se espera típicamente de las colisiones de los núcleos de plomo, señaló.
Esta medición ha sido de gran interés para las comunidades de física de iones pesados y de alta energía durante años.
"Los cálculos de varios grupos mostraron que podríamos lograr una señal significativa estudiando las colisiones de iones de plomo en la ronda 2" del acelerador, indicó Steinberg.
Las colisiones de iones pesados proporcionan un ambiente muy limpio para estudiar la dispersión luz por luz.
A medida que se aceleran los racimos de iones de plomo, se genera un enorme flujo de fotones circundantes.
Cuando los iones se encuentran en el centro del detector de ATLAS, muy pocos colisionan, pero sus fotones circundantes pueden interactuar y dispersar unos a otros.
Estas interacciones se conocen como "colisiones ultra-periféricas".
Los físicos de ATLAS seguirán estudiando la dispersión de luz por luz durante la próxima ejecución de iones pesados en el Gran Colisionador de Hadrones, programada para 2018.
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