Физика

При столкновении фотонов образовались переносчики слабого взаимодействия

ATLAS Collaboration/CERN

Физики с эксперимента ATLAS на Большом адронном коллайдере сообщили на конференции ICHEP 2020 о первом наблюдении рождения пар W-бозонов — носителей одного из четырех фундаментальных взаимодействий — при столкновении фотонов.

Согласно законам классической физики, два пересекающихся световых луча не будут отклоняться, поглощаться или разрушать друг друга. Однако эффекты квантовой электродинамики (КЭД), теории, объясняющей взаимодействие света и материи, допускают взаимодействие между фотонами.

Новый эксперимент — не первое наблюдение столкновения фотонов в БАК. Например, эффект, при котором одна пара фотонов сталкивается, создавая другую пару этих же частиц, является одним из старейших предсказаний КЭД. Первое доказательство этого эффекта физики с эксперимента ATLAS получили еще в 2017 году, используя сильные электромагнитные поля при высокоэнергетических столкновениях атомов свинца. В 2019 и 2020 годах сотрудники ATLAS провели дополнительные исследования этого процесса и получили более точные сведения о нем.

В новой работе ученые смогли наблюдать другое редкое явление, в результате которого при взаимодействии двух фотонов возникают два W-бозона противоположного электрического заряда. Эти частицы считаются переносчиками слабого взаимодействия. При столкновении фотоны из протонных пучков рассеиваются друг на друге, образуя пару W-бозонов. Впервые этот эффект физики начали исследовать на экспериментах ATLAS и CMS в 2016 году. Тогда были получены первые данные о порождающих бозоны столкновениях фотонов, однако только сейчас исследователям удалось собрать достаточно данных, чтобы делать точные выводы.

Физики показали, что отклонение полученных результатов от средних значений составляет 8,4 стандартных отклонения. Это значит, что существует ничтожно малая вероятность того, что измеренное значение может быть вызвано статистической флуктуацией. Физики на ATLAS использовали значительно больший набор данных, который они получили во время второго запуска коллайдера, длившегося четыре года и закончившегося в 2018 году.

Новый результат подтверждает одно из главных предсказаний теории электрослабого взаимодействия. Оно заключается в том, что помимо взаимодействия с обычными частицами материи носители фундаментальных взаимодействий, также известные как калибровочные бозоны — W-бозон, Z-бозон и фотон, — взаимодействуют и друг с другом. Столкновения фотонов открывают новый способ проверить Стандартную модель и выйти за ее пределы — в Новую физику.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.