量子真空的散射
偏振伽马射线可用于测量伽马射线光子如何散射构成量子真空的虚粒子。
图片由日本国家量子与放射科学和技术研究所的James Koga提供。
根据量子理论,真空中存在着众多突然出现又立即消失的粒子。虽然它们是虚粒子,但这些粒子是可供观察诸如卡西米尔效应的量子现象的基础。日本量子与放射科学与技术国家研究所的James Koga和Takehito Hayakawa目前已经详细阐述了一种以前所未有的精度来测量被称为德尔布吕克散射的这种难以被单独观察到的量子真空效应的方法。该方法允许对量子电动力学理论(QED)进行灵敏度测试。
德尔布吕克散射能够与以天空的蓝色而著名的瑞利散射进行类比。瑞利散射的产生原因是散射粒子中光子与结合电荷的相互作用。而德尔布吕克散射产生于在原子核的库仑场作用下,光子与虚正负电子对的相互作用。该现象在20世纪70年代被首次观察到,但仍然很难观察到该散射的影响,因为它总与其它四种类型的散射(包括瑞利散射)共同发生。
Koga和Hayakawa提出了一种单独测量德尔布吕克散射的方法。该方法的关键是使用偏光伽马射线。根据他们的计算,当选择恰当的散射角、光子极化和光子能量时,将使德尔布吕克散射比其他三种散射形式强两个数量级。该团队预测,假设使用金属锡作为散射材料,并使用类似正在建设中的罗马尼亚的ELI-NP(核物理超级光基础设施)这样的高通量γ射线源,收集76天以上的实验数据,就能够利用该方法将以前实验的精确度提高一倍。
这项研究发表在《物理评论快报》杂志。作者Matteo Rini是Physics网站的物理副主编。
来源: https://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.118.204801
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