Pozorování rozptylu světla na světle ve srážkách těžkých iontů v detektoru ATLAS na LHC

Text

V klasické elektrodynamice nedochází k rozptylu světla na světlu, jde o čistě kvantový proces svázaný s polarizací vakua. Tento rozptyl je velice vzácný a jeho pozorování bylo umožněno díky silnému elektromagnetickému poli generovanému v silně relativistických srážkách těžkých iontů. První evidence tohoto fundamentálního procesu byla pozorována v ultraperiferálních srážkách jader olova při těžišťové energii 5,02 TeV na nukleon, zaznamenaných detektorem ATLAS na urychlovači Large Hadron Collider v CERNu. V souboru dat odpovídajících luminozitě 480 µb-1 zaznamenal experiment ATLAS celkem 13 kandidátů s očekávaným pozadím 2,6 ± 0,7 případu. Pozorovaná statistická signifikance procesu rozptylu světla na světle tak byla na úrovni 4,4σ směrodatné odchylky. Změřená četnost těchto srážek odpovídá predikcím kvantové elektrodynamiky.

vv-1.jpg
Popis
Akoplanarita (Aco) fotonového páru před aplikací podmínky Aco<0,01 (vlevo) a invariantní hmotnost páru po aplikaci podmínky Aco<0,01(vpravo). Data (body) jsou porovnána s Monte Carlo (MC) predikcemi. Očekávaný signál pocházející z rozptylu světla na světle je znázorněn červenou čarou, ostatní MC histogramy pak představují hlavní pozadí. Statistické chyby dat jsou zobrazeny vertikálními úsečkami.