آشکارسازی پراکندگی فوتون-فوتون

[Adel00 5292]

آشکارسازی پراکندگی فوتون-فوتون

راکندگی کشسان فوتون-فوتون جزء فرآیندهای نادر در فیزیک است که نظریه میدان‌های کوانتومی امکان آن را پیش‌بینی می‌کند. با این حال برای اولین بار محققان می‌توانند به کمک شبیه‌سازی‌های کامپیوتری و کوباندن باریکه‌های سرب به یکدیگر، این فرآیندها را آشکارسازی کنند.

با وجود چیزی که لایت سابِرها، به عنوان لیزرهایی خاص، نشان می­دهند، باریکه‌‌های نور از درون یکدیگر بدون هیچ اثری عبور می‌کنند. به هر حال دو فوتون، در وضعیتی نادر، قابلیت جهش از روی یکدیگر را دارند؛ از این فرآیند به عنوان فرآیند پراکندگی فوتون‌-فوتون تعبیر می‌شود. پراکندکی کشسان فوتون-فوتون، که از طریق ذرات میانی انجام می‌شود، مستقیما مشاهده نشده است، اما آنالیز جدیدی در مجله Physical Review Letter نشان می‌دهد برخورد دهنده بزرگ هادرونی (LHC) در CERN می‌تواند حدود ۲۰ رویداد پراکندگی فوتون-فوتون را در هر سال آشکارسازی کند.

 

فوتون‌ها تنها با ذرات باردار برهم‌کنش می‌کنند، بنابراین نمی‌توانند با یکدیگر برهم‌کنش کنند. این در حالی است که نظریه میدان‌های کوانتومی به فوتون این اجازه را می‌دهد تا در زمانی بسیار کوتاه به زوج ذره-پاد ذره تبدیل شوند. از طرفی یکی از این ذرات باردار می‌تواند فوتون دیگری را جذب کند. هنگامی که این ذرات میانی بازترکیب می‌شوند دو فوتون گسیل می‌کنند. کل این فرآیند به صورت پراکندگی و تغییر جهت حرکت دو فوتون از روی یکدیگر به نظر می‌رسد. چنین فرآیندی بوسیله اثرش روی گشتاورهای مغناطیسی الکترون و میون به طور غیر مستقیم مشاهده شده است.

 

دیوید اِنتریا (David Enterria) از سِرن (سوئیس) و گوستاوٌ سیلوریا (Gustavo Silveria) از دانشگاه Louvain (بلژیک) به کمک شار زیادی از فوتون‌های «شبه حقیقی» استراتژی خود را جهت آشکارسازی مستقیم پراکندگی فوتون-فوتون پیشنهاد می‌کنند. فوتون‌های شبه حقیقی، حقیقی نیستند بلکه در عوض، حامل‌های نیروهای الکترومغناطیسی قوی هستند که پروتون‌ها یا یون‌های سرب موجود در برخورد دهنده را احاطه می‌کنند. اگر دو فوتون شبه حقیقی از روی یکدیگر پراکنده شوند، مثل فوتون حقیقی می‌توانند در آشکارسازهای LHC آشکارسازی شوند. با استفاده از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری نویسندگان نشان می‌دهند برخوردهای سرب-سرب بیشترین شانس را برای دیدن پراکندگی‌های فوتون-فوتون فراهم می‌کند. هر انحرافی از مقادیر بیش‌بینی شده می‌تواند مدرکی برای یک فیزیک جدید باشد؛ ابرتقارن یکی از نامزد‌ها برای فیزیک جدید است.