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Primeras evidencias de extrañas partículas de luz rebotando detectadas por el GCH

colision de dos fotones

La luz es un fenómeno increíble. Está constituida por partículas subatómicas llamadas fotones, que también se comportan como ondas. Se ha demostrado que actúan tanto como partículas y ondas de manera simultánea. Se reflejan, se refractan y difractan. Poseen un momento angular, pero carecen de masa.

colision de dos fotones

Algo que nunca se les ha visto haciendo es rebotar unos contra otros y cambiar de dirección como bolas de billar. Pero una nueva investigación que forma parte del experimento ATLAS en el CERN describe la primera evidencia directa de este fenómeno sucediendo en la realidad.

 

Como bolas de billar.

El fenómeno ha sido llamado light-by-light scattering, descrito por el lagrangiano de Euler–Heisenberg publicado en 1936 por Hans Heinrich Euler y Werner Heisenberg (el mismo del principio de la incertidumbre), y calculado por Robert Karplus y Maurice Neuman en 1951.

“De acuerdo con la electrodinámica clásica, los haces de luz se cruzan sin diseminarse”, explica en un comunicado de prensa Mateusz Dyndal, un investigador del Sincrotrón Alemán de Electrones que tuvo un papel importante en el análisis de los datos.

“Pero si tomamos en cuenta la física cuántica, la luz puede ser dispersada por la luz, aunque dicho fenómeno parezca muy improbable”.

Jon Butterworth, investigador en ATLAS y profesor de física en la Universidad College de Londres, las comparó a dos pelotas de caucho rebotando unas contra otras en un artículo que escribió para The Guardian.

billar bolas rebotando

Dicha observación tuvo lugar en el Gran Colisionador de Hadrones durante 2015, en una corrida donde se rompieron núcleos de plomo juntos. Esta es una partícula de energía mucho más alta que los protones usuales del colisionador, lo que significa que hubo una densa nube de fotones involucrados.

Usualmente, los iones pesados no colisionan unos contra otros, pero los fotones pueden interactuar en algo que se llama “colisiones ultraperiféricas”.

 

Un fenómeno sumamente raro.

Tras más de 4 mil millones de eventos analizados, el equipo localizó 13 eventos candidatos donde dos fotones interactuaban entre sí cambiando de dirección, en lugar de pasarse uno al otro.

En la ilustración que aparece al principio del artículo observamos los datos entre la colisión de dos fotones. Los fotones se aproximan por detrás y al frente de la imagen, coincidiendo en el centro de los círculos. Las secciones verdes y amarillas representan la energía depositada por los fotones dispersados, según lo registrado por el detector del ATLAS.

“Se trata de un resultado sin precedentes: la primera evidencia directa de la luz interactuando con sí misma en alta energía”, declaró en un comunicado de prensa Dan Tobey, el coordinador de física de ATLAS.

“Este fenómeno resulta imposible en las teorías clásicas de electromagnetismo; por lo que este resultado proporciona una prueba sensible para nuestro entendimiento de la electrodinámica cuántica, la teoría cuántica del electromagnetismo”.

La siguiente corrida de plomo del Gran Colisionador de Hadrones tendrá lugar a finales del 2018. El equipo de investigación espera hacer más observaciones para esa fecha con la finalidad de mejorar la precisión del resultado. Y quizá también resulte probable un nuevo estudio de campo.

“Quizás encontremos evidencia para la física más allá del modelo estándar de partículas, por ejemplo partículas parecidas a axiones que son candidatos plausibles a la materia negra”, declaró Dyndal. “Diferentes conceptos teóricos predicen que el light-by-light scattering puede ser sensible a tales partículas”.

La investigación fue publicada en el periódico Nature Physics.

El artículo Primeras evidencias de extrañas partículas de luz rebotando detectadas por el GCH fue publicado en Marcianos.

FUENTE:

http://marcianosmx.com/primeras-evidencias-extranas-particulas-luz-rebotando-detectadas-gch/