Hamburan cahaya-cahaya adalah proses eksotis dengan signifikansi mengejutkan untuk fisika partikel. Para peneliti di Tu Wien telah menunjukkan bahwa efek yang sebelumnya diremehkan memainkan peran penting dalam proses ini.
Biasanya, gelombang cahaya dapat melewati satu sama lain tanpa perlawanan. Menurut hukum elektrodinamika, dua balok cahaya dapat ada di tempat yang sama tanpa saling mempengaruhi; Mereka hanya tumpang tindih. Pertempuran cahaya pedang, seperti yang terlihat dalam film fiksi ilmiah, karena itu akan agak membosankan dalam kenyataan.
Namun demikian, fisika kuantum memprediksi efek “hamburan cahaya-cahaya”. Laser biasa tidak cukup kuat untuk mendeteksinya, tetapi telah diamati pada akselerator partikel CERN. Partikel virtual dapat secara harfiah muncul dari ketiadaan untuk waktu yang singkat, berinteraksi dengan foton dan mengubah arah mereka. Efeknya sangat kecil, tetapi harus dipahami secara tepat untuk memverifikasi teori fisika partikel melalui percobaan presisi tinggi saat ini pada muon. Sebuah tim di Tu Wien (Wina) sekarang telah mampu menunjukkan bahwa aspek yang sebelumnya diremehkan memainkan peran penting dalam hal ini: kontribusi dari apa yang disebut tensor mesons. Hasil baru telah diterbitkan dalam jurnal Fisik Review Letters.
Partikel virtual dari tidak ada
Saat foton berinteraksi dengan foton, partikel virtual dapat dibuat. Mereka tidak dapat diukur secara langsung, karena mereka segera menghilang. Dalam arti tertentu, mereka terus -menerus ada di sana dan tidak ada di sana pada saat yang sama – fisika kuantum memungkinkan superposisi negara yang akan saling eksklusif menurut pemahaman sehari -hari klasik kita.
“Meskipun partikel -partikel virtual ini tidak dapat diamati secara langsung, mereka memiliki efek yang dapat diukur pada partikel -partikel lain,” kata Jonas Mager dari Institute of Theoretical Physics di Tu Wien, penulis utama penelitian ini. “Jika Anda ingin menghitung dengan tepat bagaimana partikel nyata berperilaku, Anda harus memperhitungkan semua partikel virtual yang mungkin dengan benar. Itulah yang membuat tugas ini sangat sulit – tetapi juga sangat menarik.”
Saat cahaya menyisir cahaya, foton dapat mengubah, misalnya, menjadi pasangan elektron-posisron. Foton lain kemudian dapat berinteraksi dengan dua partikel ini sebelum elektron dan positron saling memusnahkan dan menjadi foton baru. Segalanya menjadi lebih rumit ketika partikel yang lebih berat dibuat yang juga tunduk pada kekuatan nuklir yang kuat – misalnya, meson, yang terdiri dari quark dan barang antik.
“Ada berbagai jenis meson ini,” kata Jonas Mager. “Kami sekarang telah dapat menunjukkan bahwa salah satu dari mereka, meson tensor, telah diremehkan secara signifikan. Melalui efek hamburan cahaya cahaya, mereka mempengaruhi sifat magnetik muon, yang dapat digunakan untuk menguji model standar fisika partikel dengan akurasi ekstrem.” Tensor mesons memang muncul dalam perhitungan sebelumnya, tetapi dengan penyederhanaan yang sangat kasar. Dalam evaluasi baru, kontribusinya tidak hanya menjadi jauh lebih kuat dari yang diasumsikan sebelumnya, tetapi juga memiliki tanda yang berbeda dari yang diperkirakan sebelumnya, sehingga mempengaruhi hasil dalam arah yang berlawanan.
Metode teoretis yang tidak biasa
Hasil ini juga menyelesaikan perbedaan yang muncul tahun lalu antara perhitungan analitik terbaru dan simulasi komputer alternatif. “Masalahnya adalah bahwa perhitungan analitik konvensional dapat menggambarkan interaksi yang kuat dari quark hanya dengan baik dalam membatasi kasus,” kata Anton Rebhan (Tu Wien).
Tim Tu Wien, di sisi lain, menggunakan metode yang tidak konvensional – kromodinamik kuantum holografik. Ini melibatkan proses pemetaan dalam empat dimensi (yaitu tiga dimensi spasial dan satu dimensi waktu) ke ruang lima dimensi dengan gravitasi. Beberapa masalah kemudian dapat diselesaikan dengan lebih mudah di ruang lain ini, dan hasilnya kemudian diubah kembali. “Meson tensor dapat dipetakan ke graviton lima dimensi, di mana teori gravitasi Einstein membuat prediksi yang jelas,” jelas Anton Rebhan. “Kami sekarang memiliki simulasi komputer dan hasil analitis yang cocok bersama tetapi menyimpang dari asumsi sebelumnya. Kami berharap ini juga akan memberikan dorongan baru untuk mempercepat eksperimen spesifik yang sudah direncanakan pada meson tensor.”
Model standar yang diuji
Analisis ini penting untuk salah satu pertanyaan terbesar dalam fisika: seberapa andal model standar fisika partikel? Ini adalah teori fisik kuantum yang diterima secara umum yang menggambarkan semua jenis partikel yang diketahui dan semua kekuatan alam – kecuali gravitasi.
Keakuratan model standar dapat diselidiki dengan baik dalam beberapa kasus uji khusus, misalnya dengan mengukur momen magnetik muon. Selama bertahun -tahun, para ilmuwan telah membingungkan apakah perbedaan tertentu antara teori dan eksperimen menunjukkan “fisika baru” di luar model standar, atau apakah mereka hanyalah ketidakakuratan atau kesalahan. Perbedaan dalam momen magnetik Muon baru -baru ini menjadi jauh lebih kecil – tetapi untuk benar -benar mencari fisika baru, ketidakpastian teoretis yang tersisa juga harus dipahami sebanyak mungkin. Inilah yang dikontribusikan oleh karya baru ini.
Publikasi asli
J. Mager et al., Kendala jarak pendek longitudinal pada hambatan cahaya demi cahaya hadronik dan kontribusi tensor-meson untuk muon
Versi Gratis: https://arxiv.org/abs/2501.19293
