Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/cern-lhc-forscher-finden-hinweise-auf-photonenkollisionen-1708-129500.html    Veröffentlicht: 15.08.2017 17:34    Kurz-URL: https://glm.io/129500

Cern

LHC-Forscher finden Hinweise auf Photonenkollisionen

Können sich Photonen gegenseitig ablenken, also kann Licht Licht streuen? Nein, sagt die klassische Physik, ja, sagt die Quantenphysik. Neue Ergebnisse der Physiker vom LHC legen nahe, dass die Quantenphysik Recht hat.

Was passiert, wenn zwei Lichtstrahlen aufeinander treffen? Forschern am Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC) des Cern in Genf haben erstmals Hinweise gefunden, dass Photonen miteinander interagieren und ihre Richtung ändern können. Dieses Ergebnis bestätigt eine alte Annahme der Quantenelektrodynamik.

Bei den Experimenten im Jahr 2015 hatten die Forscher am LHC Blei-Ionen kollidieren lassen. Im Experiment Atlas treffen die Bündel der Schwerionen aufeinander. Dabei kommt es zu einigen wenigen ultra-peripheren Kollisionen.

Die klassische Elektrodynamik verbietet Licht-Licht-Streuung

Bei einer solchen ultra-peripheren Kollision strahlen die Blei-Ionen Photonen ab und es entsteht ein starkes elektromagnetisches Feld, das zu einer Wechselwirkung der Photonen führt; die Ionen selbst bleiben bei dem Ereignis intakt. Die Detektoren des Atlas-Experiments erfassen die zwei Photonen. Aus den Daten konnten die Forscher schließen, dass die Photonen sich gegenseitig abgelenkt und dadurch ihre Richtung geändert hatten.

"Gemäß der klassischen Elektrodynamik können sich zwei Lichtstrahlen nicht gegenseitig streuen. In der Quantenphysik ist es jedoch durchaus möglich, dass Licht durch Licht gestreut wird, auch wenn es scheinbar nur sehr selten vorkommt", sagte Mateusz Dyndal Anfang des Jahres, als die Ergebnisse bekannt geworden sind. Dyndal gehört zur Atlas-Kollaboration und hat große Teile der Datenanalyse durchgeführt.

13 aus 4 Milliarden

Die Atlas-Forscher hatten über vier Milliarden Kollisionen untersucht und dabei 13 Kandidaten für eine Ablenkung von Licht durch Licht gefunden. Die Ergebnisse haben eine statistische Sicherheit von 4,4. Ab einem Wert von 4 Sigma gilt ein Ergebnis als vielversprechend. Um als neue Entdeckung anerkannt zu werden, muss es aber 5 Sigma haben. Die nächsten Experimente mit Blei-Ionen sind für Ende kommenden Jahres geplant. Dann wollen die Forscher weitere Daten sammeln, um ihre Ergebnisse weiter zu belegen.

Diese hatten die Forscher der Atlas-Kollaboration im Februar eingereicht. Nach Prüfung durch andere Wissenschaftler hat die Fachzeitschrift Nature Physics sie jetzt veröffentlicht.  (wp)


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